Uploaded byhotuli
DOC, PDF3,523 views

Chuong 1dao-dong-dieu-hoa-

Tài liệu trình bày các khái niệm cơ bản về dao động điều hòa, bao gồm định nghĩa và phương trình của dao động cơ học, dao động tuần hoàn và dao động điều hòa. Nó cũng giải thích cách xác định các đặc trưng như biên độ, tần số góc và pha, cùng với ví dụ minh họa về các phương trình vận tốc và gia tốc trong dao động điều hòa. Cuối cùng, tài liệu cung cấp ví dụ và hướng dẫn giải các bài toán liên quan đến dao động điều hòa.

Embed presentation

Downloaded 33 times
1 / 103
2 / 103
3 / 103
4 / 103
5 / 103
6 / 103
7 / 103
8 / 103
9 / 103
10 / 103
11 / 103
12 / 103
13 / 103
14 / 103
15 / 103
16 / 103
17 / 103
18 / 103
19 / 103
20 / 103
21 / 103
22 / 103
23 / 103
24 / 103
25 / 103
26 / 103
27 / 103
28 / 103
29 / 103
30 / 103
31 / 103
32 / 103
33 / 103
34 / 103
35 / 103
36 / 103
37 / 103
38 / 103
39 / 103
40 / 103
41 / 103
42 / 103
43 / 103
44 / 103
45 / 103
46 / 103
47 / 103
48 / 103
49 / 103
50 / 103
51 / 103
52 / 103
53 / 103
54 / 103
55 / 103
56 / 103
57 / 103
58 / 103
59 / 103
60 / 103
61 / 103
62 / 103
63 / 103
64 / 103
65 / 103
66 / 103
67 / 103
68 / 103
69 / 103
70 / 103
71 / 103
72 / 103
73 / 103
74 / 103
75 / 103
76 / 103
77 / 103
78 / 103
79 / 103
80 / 103
81 / 103
82 / 103
83 / 103
84 / 103
85 / 103
86 / 103
87 / 103
88 / 103
89 / 103
90 / 103
91 / 103
92 / 103
93 / 103
94 / 103
95 / 103
96 / 103
97 / 103
98 / 103
99 / 103
100 / 103
101 / 103
102 / 103
103 / 103
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng ĐẠI CƯƠNG VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA - PHẦN 1 I. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ DAO ĐỘNG 1) Dao động cơ học Dao động cơ học là sự chuyển động của một vật quanh một vị trí xác định gọi là vị trí cân bằng. 2) Dao động tuần hoàn Dao động tuần hoàn là dao động mà trạng thái của vật được lặp lại như cũ, theo hướng cũ sau những khoảng thời gian bằng nhau xác định (được gọi là chu kì dao động). 3) Dao động điều hòa Dao động điều hòa là dao động mà li độ của vật được biểu thị bằng hàm cosin hay sin theo thời gian. II. PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA 1. Bổ sung kiến thức Giá trị lượng giác của một số góc lượng giác đặc biệt x - π/2 -π/3 -π/4 -π/6 0 π/6 π/4 π/3 π/2 sinx -1 - 2 3 - 2 2- 2 10 2 1 2 2 2 3 1 cosx 0 - 2 1 - 2 2 - 2 31 2 3 2 2 2 1 0 Đạo hàm của hàm lượng giác Với hàm hợp u = u(x)  ( ) ( )   −= = uuu uuu sin''cos cos''sin Ví dụ: ( ) )sin(sin)cos(6)sin(sin)cos()'(3)sin(sin)'(sin3')cos(sin3 cos 2 cos'4'sin4 22222222 xxxxxxxxyxy x x xxyxy −=−=−=→= ==→= * Cách chuyển đổi qua lại giữa các hàm lượng giác + Để chuyển từ sinx  cosx thì ta áp dụng sinx = cos(x - ), hay chuyển từ sin sang cosin ta bớt đi π/2. + Để chuyển từ cosx  sinx thì ta áp dụng cosx = sin(x + ), hay chuyển từ cos sang sin ta thêm vào π/2 + Để chuyển từ -cosx  cosx thì ta áp dụng -cosx = cos(x + π), hay chuyển từ –cos sang cos ta thêm vào π. + Để chuyển từ -sinx  sinx thì ta áp dụng -sinx = sin (x+ π), hay chuyển từ –sin sang sin ta thêm vào π. Ví dụ:       +=      +−=      −−=       −=      −−=      −=       +=      +−=      −−= 3 2 cos2 3 cos2 3 cos2 4 3 cos3 24 cos3 4 sin3 6 5 sin4 6 sin4 6 sin4 π π ππ ππππ π π ππ xxxy xxxy xxxy Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 1 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng * Nghiệm của các phương trình lượng giác cơ bản + Phương trình sinx = sinα ⇔    +−= += παπ πα 2. 2. kx kx + Phương trình cosx = cos α ⇔    +−= += πα πα 2. 2. kx kx Ví dụ:       +−= +−= ↔       +−=+ +=+ →      =      +⇔=      +       += +−= ↔       +=+ +−=+ →      −=      +⇔−=      + π π π π π ππ π ππ πππ π π π π π ππ π ππ πππ 2 24 7 2 24 2 43 2 2 43 2 4 cos 3 2cos 2 1 3 2cos 2 6 5 2 2 2 6 7 3 2 63 6 sin 3 sin 2 1 3 sin kx kx kx kx xx kx kx kx kx xx 2) Phương trình li độ dao động Phương trình li độ dao động có dạng x = Acos(ωt + φ). Các đại lượng đặc trưng cho dao động điều hòa : + x: li độ dao động hay độ lệch khỏi vị trí cân bằng. Đơn vị tính: cm, m. + A : Biên độ dao động hay li độ cực đại. Đơn vị tính: cm, m.. + ω : tần số góc của dao động, đại lượng trung gian cho phép xác định chu kỳ và tần số dao động. Đơn vị tính: rad/s. + φ: pha ban đầu của dao động (t = 0), giúp xác định trạng thái dao động của vật ở thời điểm ban đầu. Đơn vị tính rad + (ωt + φ): pha dao động tại thời điểm t, giúp xác định trạng thái dao động của vật ở thời điểm bất kỳ t. Đơn vị tính rad Chú ý: Biên độ dao động A luôn là hằng số dương. Ví dụ 1: Xác định biên độ dao động A, tần số góc ω và pha ban đầu của các dao động có phương trình sau: a) x = 3cos(10πt + ) cm b) x = -2sin(πt - ) cm c) x = - cos(4πt + ) cm Hướng dẫn giải: Bằng thao tác chuyển đổi phương trình lượng giác kết hợp với phương trình dao động điều hòa ta được a) x = 3cos(10πt + ) cm         = = = rad srad cmA 3 /10 3 π ϕ πω b) x = - 2sin(πt - ) cm = 2sin(πt - + π) cm= 2sin(πt + ) cm         = = = rad srad cmA 4 3 / 2 π ϕ πω c) x = - cos(4πt - ) cm = cos(4πt - +π) cm = cos(4πt - ) cm         = = = rad srad cmA 6 5 /4 1 π ϕ πω Ví dụ 2: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 10cos(2πt + π/6) cm. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 2 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng a) Xác định li độ của vật khi pha dao động bằng π/3. b) Xác định li độ của vật ở các thời điểm t = 1 (s); t = 0,25 (s). c) Xác định các thời điểm vật qua li độ x = –5 cm và x = 10 cm. Hướng dẫn giải: a) Khi pha dao động bằng π/3 tức ta có 2πt + π/6 = π/3  x = 10cos = 5 cm b) Xác định li độ của vật ở các thời điểm t = 1 (s); t = 0,25 (s). + Khi t = 1(s)  x = 10cos(2π.1 + ) = 10cos = 5 cm + Khi t = 0,25 (s)  x = 10cos(2π.0,25 + )= 10cos = - 5 cm c) Xác định các thời điểm vật qua li độ x = –5 cm và x = 10 cm. Các thời điểm mà vật qua li độ x = x0 phải thỏa mãn phương trình x = x0 ⇔ Acos(ωt + φ) = x0 ⇔ cos(ωt + φ) = A x0 * x = -5 cm = ⇔ x = 10cos(2πt + ) = -5 ⇔ cos(2πt + ) = - = cos        +−=+ +=+ π ππ π π ππ π 2 3 2 6 2 2 3 2 6 2 kt kt        =+−= =+= ...3,2;1; 12 5 ...2;1;0; 4 1 kkt kkt (do t không thể âm) * x = 10 cm ⇔ x = 10cos(2πt + ) = 10 ⇔ cos(2πt + ) =1 = cos(k2π) ⇔ 2πt + = k2π ⇔ t = - + k; k = 1, 2 ... 3) Phương trình vận tốc Ta có v = x’ ) 2 sin()cos()sin( ) 2 cos()sin()cos( π ϕωωϕωωϕω π ϕωωϕωωϕω ++=+=→+= ++=+−=→+= tAtAvtAx tAtAvtAx Nhận xét : + Vận tốc nhanh pha hơn li độ góc π/2 hay φv = φx + π/2. + Véc tơ vận tốc v  luôn cùng chiều với chiều chuyển động (vật chuyển động theo chiều dương thì v > 0, theo chiều âm thì v < 0). + Độ lớn của vận tốc được gọi là tốc độ, và luôn có giá trị dương. + Khi vật qua vị trí cân bằng (tức x = 0) thì tốc độ vật đạt giá trị cực đại là vmax = ωA, còn khi vật qua các vị trí biên (tức x = ± A) thì vận tốc bị triệt tiêu (tức là v = 0) vật chuyển động chậm dần khi ra biên. Ví dụ 1: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 4cos(4πt - π/3) cm. a) Viết phương trình vận tốc của vật. b) Xác định vận tốc của vật ở các thời điểm t = 0,5 (s) ; t = 1,25 (s). c) Tính tốc độ của vật khi vật qua li độ x = 2 cm. Hướng dẫn giải: a) Từ phương trình dao động x = 4cos(4πt - π/3) cm  v = x’ = -16πsin(4πt - π/3) cm/s b) Xác định vận tốc của vật ở các thời điểm t = 0,5 (s) ; t = 1,25 (s). * Khi t = 0,5 (s)  v = -16πsin(4π.0,5 - π/3) = 8π cm/s ∗ Khi t 1,125 (s)  v = 16πsin(4π.1,125 - π/3) = - 8π cm/s c) Khi vật qua li độ x = 2 cm  4cos(4πt - π/3) =2 ⇔ cos(4πt - π/3) =  sin(4πt- π/3) = 4 1 1−± = ± Khi đó, v = -16πsin(4πt - π/3) = -16π.(± ) = 8π cm/s Vậy khi vật qua li độ x = 2 cm thì tốc độ của vật đạt được là v = 8π cm/s Ví dụ 2: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 10cos(2πt - π/6) cm. a) Viết phương trình vận tốc của vật. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 3 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng b) Tính tốc độ của vật khi vật qua li độ x = 5 cm. c) Tìm những thời điểm vật qua li độ 5 cm theo chiều âm của trục tọa độ. Hướng dẫn giải: a) Từ phương trình dao động x = 10cos(2πt - π/6) cm  v’ =-20πsin(2πt - π/6) cm/s b) Khi vật qua li độ x = 5 cm thì ta có 10cos(2πt - π/6) = 5 ⇔ cos(2πt - π/6) = ⇒ sin(2πt - π/6) = 2 3 ± Tốc độ của vật có giá trị là v = |-20πsin(2πt - π/6)| = 10π m/s c) Những thời điểm vật qua li độ x = 5 cm theo chiều âm thỏa mãn hệ thức    < −= 0 5 v cmx ⇔     >− =−=− ⇔    <−− −=− 0)6/2sin( 3 2 cos 2 1 ) 6 2cos( 0)6/2sin(20 5)6/2cos(10 ππ ππ π πππ ππ t t t t ⇔     >− +±=− 0)6/2sin( 2 3 2 cos 6 2 ππ π ππ π t kt 2πt - = +k2π ⇔ t = +k; k ≥ 0 4) Phương trình gia tốc Ta có a = v’ = x”  xtAatAvtAx xtAatAvtAx 22 22 )sin()cos()sin( )cos()sin()cos( ωϕωωϕωωϕω ωϕωωϕωωϕω −=+−=→+=→+= −=+−=→+−=→+= Vậy trong cả hai trường hợp thiết lập ta đều có a = –ω2 x. Nhận xét: + Gia tốc nhanh pha hơn vận tốc góc π/2, nhanh pha hơn li độ góc π, tức là φa = φv + = φx + π. + Véc tơ gia tốc a  luôn hướng về vị trí cân bằng. + Khi vật qua vị trí cân bằng (tức x = 0) thì gia tốc bị triệt tiêu (tức là a = 0), còn khi vật qua các vị trí biên (tức x = ± A) thì gia tốc đạt độ lớn cực đại amax = ω2 A. Ví dụ 1: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 2cos(πt + π/6) cm. Lấy π2 = 10. a) Viết phương trình vận tốc, gia tốc của vật. b) Xác định vận tốc, gia tốc của vật ở thời điểm t = 0,5 (s). c) Tính tốc độ cực đại, gia tốc cực đại của vật. Hướng dẫn giải: a) Từ phương trình dao động x = 2cos(πt + )  222 / 6 cos20 6 cos2 / 6 sin2' scmttxa scmtxv       +−=      +−=−=       +−== π π π ππω π ππ b) Thay t = 0,5 (s) vào các phương trình vận tốc, gia tốc ta được: 2 /10 6 sin20 62 cos20 6 cos20 /3 6 cos2 62 sin2 6 sin2 scmta scmtv =      =      +−=      +−= −=      −=      +−=      +−= ππππ π π π π ππ π π ππ Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 4 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng c) Từ các biểu thức tính vmax và amax ta được    === == 222 max max /202 /2 scmAa scmAv πω πω Ví dụ 2: Một vật dao động điều hòa có phương trình x = 2cos(10πt + π/4) cm. a) Viết phương trình vận tốc, phương trình gia tốc của vật. .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... b) Tính li độ, vận tốc, gia tốc của vật ở các thời điểm t = 0 và t = 0,5 (s). .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... c) Xác định các thời điểm vật qua li độ x = cm theo chiều âm và x = 1 cm theo chiều dương. .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... Ví dụ 3: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 10cos(4πt + π/3) cm. a) Viết biểu thức của vận tốc, gia tốc của vật. .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... b) Tính vận tốc, gia tốc của vật tại thời điểm t = 0,5 (s) và t = 2 (s). .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... c) Khi vật có li độ x = 4 cm thì vật có tốc độ là bao nhiêu? .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... d) Tìm những thời điểm vật qua li độ x = 5 cm. .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 5 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng TRẮC NGHIỆM ĐẠI CƯƠNG VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA - PHẦN 1 Câu 1: Một vật dao động điều hoà theo phương trình x = 2cos(4πt + π/3) cm. Chu kỳ và tần số dao động của vật là A. T = 2 (s) và f = 0,5 Hz. B. T = 0,5 (s) và f = 2 Hz C. T = 0,25 (s) và f = 4 Hz. D. T = 4 (s) và f = 0,5 Hz. Câu 2: Một vật dao động điều hoà theo phương trình x = –4sin(5πt – π/3) cm. Biên độ dao động và pha ban đầu của vật là A. A = – 4 cm và φ = π/3 rad. B. A = 4 cm và 2π/3 rad. C. A = 4 cm và φ = 4π/3 rad. D. A = 4 cm và φ = –2π/3 rad. Câu 3: Một vật dao động điều hoà theo phương trình x = – 5sin(5πt – π/6) cm. Biên độ dao động và pha ban đầu của vật là A. A = – 5 cm và φ = – π/6 rad. B. A = 5 cm và φ = – π/6 rad. C. A = 5 cm và φ = 5π/6 rad. D. A = 5 cm và φ = π/3 rad. Câu 4: Một vật dao động điều hoà theo phương trình x = 2cos(5πt + π/3) cm. Biên độ dao động và tần số góc của vật là A. A = 2 cm và ω = π/3 (rad/s). B. A = 2 cm và ω = 5 (rad/s). C. A = – 2 cm và ω = 5π (rad/s). D. A = 2 cm và ω = 5π (rad/s). Câu 5: Một vật dao động điều hoà theo phương trình x = – 3sin(5πt – π/3) cm. Biên độ dao động và tần số góc của vật là A. A = – 3 cm và ω = 5π (rad/s). B. A = 3 cm và ω = – 5π (rad/s). C. A = 3 cm và ω = 5π (rad/s). D. A = 3 cm và ω = – π/3 (rad/s). Câu 6: Phương trình dao động điều hoà của một chất điểm có dạng x = Acos(ωt + φ). Độ dài quỹ đạo của dao động là A. A. B. 2A. C. 4A D. A/2. Câu 7: Một vật dao động điều hòa theo phương trình x = 6cos(4πt) cm. Biên độ dao động của vật là A. A = 4 cm. B. A = 6 cm. C. A= –6 cm. D. A = 12 m. Câu 8: Một chất điểm dao động điều hòa theo phương trình x = 5cos(2πt) cm, chu kỳ dao động của chất điểm là A. T = 1 (s). B. T = 2 (s). C. T = 0,5 (s). D. T = 1,5 (s). Câu 9: Một vật dao động điều hòa theo phương trình x = 6cos(4πt) cm. Tần số dao động của vật là A. f = 6 Hz. B. f = 4 Hz. C. f = 2 Hz. D. f = 0,5 Hz. Câu 10: Một vật dao động điều hòa có phương trình x = 2cos(2πt – π/6) cm. Li độ của vật tại thời điểm t = 0,25 (s) là A. 1 cm. B. 1,5 cm. C. 0,5 cm. D. –1 cm. Câu 11: Một vật dao động điều hòa theo phương trình x = 3cos(πt + π/2) cm, pha dao động tại thời điểm t = 1 (s) là A. π (rad). B. 2π (rad). C. 1,5π (rad). D. 0,5π (rad). Câu 12: Một vật dao động điều hoà theo phương trình x = 2cos(4πt) cm. Li độ và vận tốc của vật ở thời điểm t = 0,25 (s) là A. x = –1 cm; v = 4π cm/s. B. x = –2 cm; v = 0 cm/s. C. x = 1 cm; v = 4π cm/s. D. x = 2 cm; v = 0 cm/s. Câu 13: Một chất điểm dao động điều hoà với phương trình dạng x = 5cos(πt + π/6) cm. Biểu thức vận tốc tức thời của chất điểm là A. v = 5sin(πt + π/6) cm/s. B. v = –5πsin(πt + π/6) cm/s. C. v = – 5sin(πt + π/6) cm/s. D. x = 5πsin(πt + π/6) cm/s. Câu 14: Một chất điểm dao động điều hoà với phương trình dạng x = 5cos(πt + π/6) (cm, s). Lấy π2 = Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 6 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng 10, biểu thức gia tốc tức thời của chất điểm là A. a = 50cos(πt + π/6) cm/s2 B. a = – 50sin(πt + π/6) cm/s2 C. a = –50cos(πt + π/6) cm/s2 D. a = – 5πcos(πt + π/6) cm/s2 Câu 15: Một vật dao động điều hoà theo phương trình x = 4sin(5πt – π/6) cm. Vận tốc và gia tốc của vật ở thời điểm t = 0,5 (s) là A. 10π cm/s và –50π2 cm/s2 B. 10π cm/s và 50π2 cm/s2 C. -10π cm/s và 50π2 cm/s2 D. 10π cm/s và -50π2 cm/s2 . Câu 16: Một vật dao động điều hoà với phương trình x = Acos(ωt + φ). Tốc độ cực đại của chất điểm trong quá trình dao động bằng A. vmax = A2 ω B. vmax = Aω C. vmax = –Aω D. vmax = Aω2 Câu 17: Một vật dao động điều hoà chu kỳ T. Gọi vmax và amax tương ứng là vận tốc cực đại và gia tốc cực đại của vật. Hệ thức liên hệ đúng giữa vmax và amax là A. amax = T vmax B. amax = T vmax2π C. amax = T v π2 max D. amax = T vmax2π − Câu 18: Một vật dao động điều hòa có phương trình x = 2cos(2πt – π/6) cm. Lấy π2 = 10, gia tốc của vật tại thời điểm t = 0,25 (s) là A. 40 cm/s2 B. –40 cm/s2 C. ± 40 cm/s2 D. – π cm/s2 Câu 19: Chất điểm dao động điều hòa với phương trình x = 6cos(10t – 3π/2) cm. Li độ của chất điểm khi pha dao động bằng 2π/3 là A. x = 30 cm. B. x = 32 cm. C. x = –3 cm. D. x = – 40 cm. Câu 20: Một vật dao động điều hòa có phương trình x = 5cos(2πt – π/6) cm. Vận tốc của vật khi có li độ x = 3 cm là A. v = 25,12 cm/s. B. v = ± 25,12 cm/s. C. v = ± 12,56 cm/s D. v = 12,56 cm/s. Câu 21: Một vật dao động điều hòa có phương trình x = 5cos(2πt – π/6) cm. Lấy π2 = 10. Gia tốc của vật khi có li độ x = 3 cm là A. a = 12 m/s2 B. a = –120 cm/s2 C. a = 1,20 cm/s2 D. a = 12 cm/s2 Câu 22: Một vật dao động điều hoà có phương trình dao động x = 2sin(5πt + π/3) cm. Vận tốc của vật ở thời điểm t = 2 (s) là A. v = – 6,25π (cm/s). B. v = 5π (cm/s). C. v = 2,5π (cm/s). D. v = – 2,5π (cm/s). Câu 23: Vận tốc tức thời trong dao động điều hòa biến đổi A. cùng pha với li độ. B. ngược pha với li độ. C. lệch pha vuông góc so với li độ. D. lệch pha π/4 so với li độ. Câu 24: Gia tốc tức thời trong dao động điều hòa biến đổi A. cùng pha với li độ. B. ngược pha với li độ. C. lệch pha vuông góc so với li độ. D. lệch pha π/4 so với li độ. Câu 25: Trong dao động điều hoà A. gia tốc biến đổi điều hoà cùng pha so với vận tốc. B. gia tốc biến đổi điều hoà ngược pha so với vận tốc. C. gia tốc biến đổi điều hoà sớm pha π/2 so với vận tốc. D. gia tốc biến đổi điều hoà chậm pha π/2 so với vận tốc. Câu 26: Chọn câu sai khi so sánh pha của các đại lượng trong dao động điều hòa ? A. li độ và gia tốc ngược pha nhau. B. li độ chậm pha hơn vận tốc góc π/2. C. gia tốc nhanh pha hơn vận tốc góc π/2. D. gia tốc chậm pha hơn vận tốc góc π/2. Câu 27: Vận tốc trong dao động điều hoà có độ lớn cực đại khi A. li độ có độ lớn cực đại. B. gia tốc cực đại. C. li độ bằng 0. D. li độ bằng biên độ. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 7 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Câu 28: Một chất điểm dao động điều hoà trên quỹ đạo MN = 30 cm, biên độ dao động của vật là A. A = 30 cm. B. A = 15 cm. C. A = – 15 cm. D. A = 7,5 cm. Câu 29: Một vật dao động điều hoà với phương trình x = Acos(ωt + φ), tại thời điểm t = 0 thì li độ x = A. Pha ban đầu của dao động là A. 0 (rad). B. π/4 (rad). C. π/2 (rad). D. π (rad). Câu 30: Dao động điều hoà có vận tốc cực đại là vmax = 8π cm/s và gia tốc cực đại amax= 16π2 cm/s2 thì tần số góc của dao động là A. π (rad/s). B. 2π (rad/s). C. π/2 (rad/s). D. 4π (rad/s). Câu 31: Dao động điều hoà có vận tốc cực đại là vmax = 8π cm/s và gia tốc cực đại amax= 16π2 cm/s2 thì biên độ của dao động là A. 3 cm. B. 4 cm. C. 5 cm. D. 8 cm. Câu 32:. Một chất điểm dao động điều hòa với phương trình x = 20cos(2πt) cm. Gia tốc của chất điểm tại li độ x = 10 cm là A. a = –4 m/s2 B. a = 2 m/s2 C. a = 9,8 m/s2 D. a = 10 m/s2 Câu 33: Biểu thức nào sau đây là biểu thức tính gia tốc của một vật dao động điều hòa? A. a = 4x B. a = 4x2 C. a = – 4x2 D. a = – 4x Câu 34: Chọn phương trình biểu thị cho dao động điều hòa của một chất điểm? A. x = Acos(ωt + φ) cm. B. x = Atcos(ωt + φ) cm. C. x = Acos(ω + φt) cm. D. x = Acos(ωt2 + φ) cm. Câu 35: Một vật dao động điều hoà có phương trình x = Acos(ωt + π/2) cm thì gốc thời gian chọn là A. lúc vật có li độ x = – A. B. lúc vật đi qua VTCB theo chiều dương. C. lúc vật có li độ x = A D. lúc vật đi qua VTCB theo chiều âm. Câu 36: Một vật dao động điều hoà theo phương trình x = Acos(ωt) thì gốc thời gian chọn lúc A. vật có li độ x = – A B. vật có li độ x = A. C. vật đi qua VTCB theo chiều dương. D. vật đi qua VTCB theo chiều âm. Câu 37: Một vật dao động điều hoà theo phương trình x = 10cos(2πt + ) cm thì gốc thời gian chọn lúc A. vật có li độ x = 5 cm theo chiều âm. B. vật có li độ x = – 5 cm theo chiều dương. C. vật có li độ x = 5 cm theo chiều âm. D. vật có li độ x = 5 cm theo chiều dương. Câu 38: Phương trình vận tốc của vật là v = Aωcos(ωt). Phát biểu nào sau đây là đúng? A. Gốc thời gian lúc vật có li độ x = – A. B. Gốc thời gian lúc vật có li độ x = A. C. Gốc thời gian lúc vật đi qua VTCB theo chiều dương. D. Gốc thời gian lúc vật đi qua VTCB theo chiều âm. Câu 39: Chọn câu đúng khi nói về biên độ dao động của một vật dao động điều hòa. Biên độ dao động A. là quãng đường vật đi trong 1 chu kỳ dao động. B. là quãng đường vật đi được trong nửa chu kỳ dao động. C. là độ dời lớn nhất của vật trong quá trình dao động. D. là độ dài quỹ đạo chuyển động của vật. Câu 40: Một chất điểm dao động điều hòa có phương trình x = 4cos(πt + π/4) cm thì A. chu kỳ dao động là 4 (s). B. Chiều dài quỹ đạo là 4 cm. C. lúc t = 0 chất điểm chuyển động theo chiều âm. D. tốc độ khi qua vị trí cân bằng là 4 cm/s. Câu 41: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 4cos(20πt + π/6) cm. Chọn phát biểu đúng ? A. Tại t = 0, li độ của vật là 2 cm. B. Tại t = 1/20 (s), li độ của vật là 2 cm. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 8 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng C. Tại t = 0, tốc độ của vật là 80 cm/s. D. Tại t = 1/20 (s), tốc độ của vật là 125,6 cm/s. Câu 42: Một chất điểm dao động điều hòa có phương trình x = 4cos(πt + π/4) cm. Tại thời điểm t = 1 (s), tính chất chuyển động của vật là A. nhanh dần theo chiều dương. B. chậm dần theo chiều dương. C. nhanh dần theo chiều âm. D. chậm dần theo chiều âm. Câu 43: Trên trục Ox một chất điểm dao động điều hòa có phương trình x = 5cos(2πt + π/2) cm. Tại thời điểm t = 1/6 (s), chất điểm có chuyển động A. nhanh dần theo chiều dương. B. chậm dần theo chiều dương. C. nhanh dần ngược chiều dương. D. chậm dần ngược chiều dương. Câu 44: Một vật dao động điều hòa phải mất 0,25 s để đi từ điểm có tốc độ bằng không tới điểm tiếp theo cũng như vậy. Khoảng cách giữa hai điểm là 36 cm. Biên độ và tần số của dao động này là A. A = 36 cm và f = 2 Hz. B. A = 18 cm và f = 2 Hz. C. A = 36 cm và f = 1 Hz. D. A = 18 cm và f = 4 Hz. Câu 45: Đối với dao động điều hòa, khoảng thời gian ngắn nhất sau đó trạng thái dao động lặp lại như cũ gọi là A. tần số dao động. B. chu kỳ dao động. C. pha ban đầu. D. tần số góc. Câu 46: Đối với dao động tuần hoàn, số lần dao động được lặp lại trong một đơn vị thời gian gọi là A. tần số dao động. B. chu kỳ dao động. C. pha ban đầu. D. tần số góc. Câu 47: Đối với dao động cơ điều hòa, Chu kì dao động là quãng thời gian ngắn nhất để một trạng thái của dao động lặp lại như cũ. Trạng thái cũ ở đây bao gồm những thông số nào ? A. Vị trí cũ B. Vận tốc cũ và gia tốc cũ C. Gia tốc cũ và vị trí cũ D. Vị trí cũ và vận tốc cũ Câu 48: Pha của dao động được dùng để xác định A. biên độ dao động B. trạng thái dao động C. tần số dao động D. chu kỳ dao động Câu 49: Trong một dao động điều hòa đại lượng nào sau đây của dao động không phụ thuộc vào điều kiện ban đầu? A. Biên độ dao động. B. Tần số dao động. C. Pha ban đầu. D. Cơ năng toàn phần. Câu 50: Một vật dao động điều hoà theo trục Ox, trong khoảng thời gian 1 phút 30 giây vật thực hiện được 180 dao động. Khi đó chu kỳ và tần số động của vật lần lượt là A. T = 0,5 (s) và f = 2 Hz. B. T = 2 (s) và f = 0,5 Hz. C. T = 1/120 (s) và f = 120 Hz. D. T = 2 (s) và f = 5 Hz. Câu 51: Một vật dao động điều hòa với biên độ A = 5 cm. Khi nó có li độ là 3 cm thì vận tốc là 1 m/s. Tần số góc dao động là A. ω = 5 (rad/s). B. ω = 20 (rad/s). C. ω = 25 (rad/s). D. ω = 15 (rad/s). Câu 52: Một vật dao động điều hòa thực hiện được 6 dao động mất 12 (s). Tần số dao động của vật là A. 2 Hz. B. 0,5 Hz. C. 72 Hz. D. 6 Hz. Câu 53: Một vật dao động điều hòa với biên độ A = 4 cm. Vật thực hiện được 5 dao động mất 10 (s). Tốc độ cực đại của vật trong quá trình dao động là A. vmax = 2π cm/s. B. vmax = 4π cm/s. C. vmax = 6π cm/s. D. vmax = 8π cm/s. Câu 54: Phương trình li độ của một vật là x = 4sin(4πt – π/2) cm. Vật đi qua li độ x = –2 cm theo chiều dương vào những thời điểm nào: A. t = 1/12 + k/2, (k = 0, 1, 2…). B. t = 1/12 + k/2 ; t = 5/12 + k/2, (k = 0, 1, 2…). C. t = 5/12 + k/2, (k = 0, 1, 2…). D. t = 5/12 + k/2, (k = 1, 2, 3…). Câu 55: Phương trình li độ của một vật là x = 5cos(4πt – π) cm. Vật qua li độ x = –2,5 cm vào những Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 9 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng thời điểm nào? A. t = 1/12 + k/2, (k = 0, 1, 2…). B. t = 5/12 + k/2, (k = 0, 1, 2…). C. t = 1/12 + k/2 ; t = 5/12 + k/2, (k = 0, 1, 2…). D. Một biểu thức khác Câu 56: Một chất điểm dao động điều hoà với phương trình li độ x = 2cos(πt) cm.Vật qua vị trí cân bằng lần thứ nhất vào thời điểm A. t = 0,5 (s). B. t = 1 (s). C. t = 2 (s). D. t = 0,25 (s). ĐẠI CƯƠNG VỀ DAO ĐBỘNG ĐIỀU HÒA - PHẦN 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA - PHẦN 2 II. HỆ THỨC LIÊN HỆ TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA Ví dụ 1: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 5cos(ωt + π/3) cm. Lấy π2 = 10. a) Khi vật qua vị trí cân bằng có tốc độ 10π (cm/s). Viết biểu thức vận tốc, gia tốc của vật. b) Tính tốc độ của vật khi vật có li độ 3 (cm). c) Khi vật cách vị trí cân bằng một đoạn (cm) thì vật có tốc độ là bao nhiêu? Hướng dẫn giải: a) Khi vật qua vị trí cân bằng thì tốc độ của vật đạt cực đại nên vmax = ωA = 10π  ω = π maxv = =2 rad/s Khi đó x = 5cos(2πt + ) cm  222 / 3 cos200 3 cos54 / 3 sin10' scmttxa scmtxv       +−=      +−=−=       +−== π π π ππω π ππ b) Khi x = 3 cm, áp dụng hệ thức liên hệ ta được 122 2 2 2 =+ A v A x ω 22 xAv −=↔ ω = 22 352 −= π = 8π cm/s c) Khi vật cách vị trí cân bằng một đoạn (cm), tức là |x| = cm  2 2 2 25 52         −= πv = 5π cm/s Ví dụ 2: Một vật dao động điều hòa với biên độ A, tần số f. Tìm tốc độ của vật ở những thời điểm vật có li độ a) x = 2 2A ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... b) x = - 2 3A ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... c) x = ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... Ví dụ 3: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 4cos(2πt + π/2) cm. a) Viết biểu thức của vận tốc, gia tốc của vật. ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... b) Tính vận tốc, gia tốc của vật tại thời điểm t = 0,5 (s) và t = 2 (s). ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... c) Khi vật có li độ x = 2 cm thì vật có tốc độ là bao nhiều? ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 10 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng d) Tìm những thời điểm vật qua li độ x = 2 cm theo chiều âm. ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... III. CHU KỲ, TẦN SỐ TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA Ví dụ 1: Một vật dao động điều hòa với biên độ 10 cm. Trong khoảng thời gian 90 giây, vật thực hiện được 180 dao động. Lấy π2 = 10. a) Tính chu kỳ, tần số dao động của vật. b) Tính tốc độ cực đại và gia tốc cực đại của vật. Hướng dẫn giải: a) Ta có ∆t = N.T  T = = = 0,5 s Từ đó ta có tần số dao động là f = 1/T = 2 (Hz). b) Tần số góc dao động của vật là ω = = = 4π (rad/s). Tốc độ cực đại, gia tốc cực đại của vật được tính bởi công thức    ==== == 2222 max max /6,1/16016 /40 smscmAa scmAv πω πω Ví dụ 2: Một vật dao động điều hòa có vmax = 16π (cm/s); amax = 6, 4 (m/s2 ). Lấy π2 = 10. a) Tính chu kỳ, tần số dao động của vật. b) Tính độ dài quỹ đạo chuyển động của vật. c) Tính tốc độ của vật khi vật qua các li độ x = - ; x = Hướng dẫn giải: a) Ta có    == = 22 max max /640/4,6 /16 smsma scmv π  ω = srad v a /4 16 640 max max π π == Từ đó ta có chu kỳ và tần số dao động là:       == == Hzf sT 2 2 5,0 2 π ω ω π b) Biên độ dao động A thỏa mãn A = ω maxv = = 4 cm  Độ dài quỹ đạo chuyển động là 2A = 8 (cm). c) Áp dụng công thức tính tốc độ của vật ta được: * khi x = -  2 34 4 4 2 222 AA AxAv π πω =−=−= = 8π cm/s * khi x =  2 4 4 3 4 2 222 AA AxAv π πω =−=−= = 8π cm/s Ví dụ 3: Một vật dao động điều hòa có gia tốc cực đại là amax = 18 m/s2 và khi vật qua vị trí cân bằng có tốc độ là 3 m/s. Tính: a) tần số dao động của vật. ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... b) biên độ dao động của vật. ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... IV. CÁC DAO ĐỘNG CÓ PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC BIỆT 1) Dao động có phương trình x = xo + Acos(ωt + φ) với xo = const. Ta có x = x0 + Acos(ωt + φ)  X xx 0−↔ = Acos(ωt + ϕ) ⇔ X = Acos(ωt + ϕ) Đặc điểm: * Vị trí cân bằng: x = xo * Biên độ dao động: A. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 11 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Các vị trí biên là X = ± A ⇔ x = x0 ± A. Tần số góc dao động là ω. Biểu thức vận tốc và gia tốc tương ứng: v ωA sin ωt φ a x a ω2 A cos ωt φ 2) Dao động có phương trình x A cos2 ωt φ Sử dụng công thức hạ bậc lượng giác ta có x A cos2 Đặc điểm: Vị trí cân bằng: x = A/2 Biên độ dao động: A/2. Tần số góc dao động là 2ω. Biểu thức vận tốc và gia tốc tương ứng: AtAa tAxv 22 )sin( )sin(' ωϕωω ϕωω −=+−= +−== 3) Dao động có phương trình x = Asin2 (ωt + φ) Sử dụng công thức hạ bậc lượng giác ta có x = Acos2 (ωt+ϕ) = A. 2 )22cos(1 ϕω ++ t = + cos(2ωt + 2ϕ) Đặc điểm: +Vị trí cân bằng: x = A/2 + Biên độ dao động: A/2. +Tần số góc dao động là 2ω. Biểu thức vận tốc và gia tốc tương ứng: )cos(2 )sin(' 2 ϕωω ϕωω += +== tAa tAxv Ví dụ 1: Một vật dao động với phương trình x = 2cos2 (2πt + π/6) cm. Lấy π2 = 10 a) Xác định biên độ, chu kỳ, tần số dao động của vật. b) Tính li độ, vận tốc, gia tốc của vật ở thời điểm t = 0,25 (s). Hướng dẫn giải: a) Ta có x = 2cos2 (2πt + ) = 1 + cos(4πt + ) cm * Biên độ dao động của vật là A = 1 cm. * Tần số góc là ω 4π (rad/s)     = = Hzf sT 2 5,0 b) Biểu thức vận tốc, gia tốc của vật tương ứng là ) 3 4cos(160) 3 4cos(16 ) 3 4sin(4' 2 π π π ππ π ππ +−=+−= +−== tta txv Thay t = 0,25 (s) vào các biểu thức của x, v, a ta được          =+−= −=+−== −=++= 2 /80) 3 cos(160 /32) 3 sin(4' 1) 3 cos(41 scma scmxv cmx π π π π ππ π π Ví dụ 2: Xác định biên độ, chu kỳ, tần số, li độ, vận tốc, gia tốc của vật ở t = 0,5 (s). a) x = 4cos(2πt + π/2) + 3 cm. ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 12 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng b) x = 2cos2 (2πt + ) cm ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... c) x = 5sin2 (πt + ) cm ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... V. CÁCH LẬP PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA Giả sử cần lập phương trình dao động điều hòa có dạng x = Acos(ωt + φ). Để viết phương trình dao động chúng ta cần tìm ba đại lượng A, ω, φ. Xác định A Xác định ω Xác định φ * A = 2 ___ daoquydaichieu * A = 2 2 2 ω v x + * A = ω maxv * f T π π ω 2 2 == * 22 xA v − =ω *       = = max max max v a A v ω ω Tại t = 0:    −= = ϕω ϕ sin cos 0 0 Av Ax Giải hệ phương trình trên ta thu được giá trị của góc ϕ Chú ý: * Với thể loại bài toán lập phương trình thì chúng ta cần xác định gốc thời gian (t = 0), nếu đề bài không yêu cầu thì để cho đơn giản hóa bài toán chúng ta chọn gốc thời gian lúc vật qua vị trí cân bằng theo chiều dương. * Khi thả nhẹ để vật dao động điều hòa thì ta hiểu là vận tốc ban đầu vo = 0, còn nếu cho vận tốc ban đầu vo 0 thì chúng ta áp dụng hệ thức liên hệ để tìm các thông số khác. Ví dụ 1: Một vật dao động điều hòa với chu kỳ T = 2 (s) và biên độ dao động là 2 (cm). Viết phương trình dao động trong các trường hợp sau? a) Khi t = 0 thì vật qua vị trí cân bằng theo chiều dương. b) Khi t = 0 thì vật qua vị trí có li độ x = –1 cm theo chiều âm. Hướng dẫn giải: Gọi phương trình dao động điều hòa của vật là x = Acos(ωt + φ) cm. Tần số góc dao động ω = 2π/T = π (rad/s). a) Khi t = 0:    > = 0 0 0 0 v x ⇔    >−= == 0sin 0cos 0 0 ϕω ϕ Av Ax  ϕ = - rad  x = 2cos(πt - ) b) Khi t = 0:    < −= 0 1 0 0 v x ⇔    <−= −== 0sin 1cos 0 0 ϕω ϕ Av Ax ⇔     > −= 0sin 2 1 cos ϕ ϕ  ϕ = rad  x = 2cos(πt + ) Ví dụ 2: Một vật dao động điều hòa với chu kỳ T và biên độ dao động A. Biết rằng trong 2 phút vật thực hiện được 40 dao động toàn phần và chiều dài quỹ đạo chuyển động của vật là 10 cm. Viết phương trình dao động trong các trường hợp sau? a) Gốc thời gian khi vật qua li độ 2,5 cm theo chiều âm. b) Gốc thời gian khi vật qua li độ x = - cm theo chiều dương của trục tọa độ. Hướng dẫn giải: Gọi phương trình dao động điều hòa của vật là x = Acos(ωt + φ) cm. Trong hai phút vật thực hiện được 40 dao động nên T = = = 3 s  ω = = rad/s Chiều dài quỹ đạo là 10 (cm) nên biên độ dao động là A = 5 (cm). Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 13 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng a) Khi t = 0:    < = 0 5,2 0 0 v x ⇔    <−= == 0sin 5,2cos 0 0 ϕω ϕ Av Ax      > = 0sin 2 1 cos ϕ ϕ  ϕ = rad  x = 5cos(t + ) cm b) Khi t = 0 ta có:      > −= 0 2 35 0 0 v x ⇔      >−= −== 0sin 2 35 cos 0 0 ϕω ϕ Av Ax       < −= 0sin 2 3 cos ϕ ϕ ϕ = - rad  x = 5cos(t- ) cm Ví dụ 3: Lập phương trình dao động của một vật điều hòa trong các trường hợp sau: a) Vật có biên độ 4 cm, chu kỳ dao động là 2 (s) và thời điểm ban đầu vật qua vị trí cân bằng theo chiều âm. ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... b) Vật có biên độ A = 5 cm, tần số dao động là 10 Hz, gốc thời gian được chọn là lúc vật qua li độ x = - 2,5 cm theo chiều âm. ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... c) Vật thực hiện 60 dao động trong 2 phút. Khi vật qua li độ x = 2 cm thì vật có tốc độ 3π cm/s. Chọn gốc thời gian là lúc vật có li độ cực đại. ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... d) Thời điểm ban đầu vật có li độ x0 = - cm, vận tốc v0 = -π cm/s và gia tốc a = π2 cm/s2 ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... e) Chu kỳ dao động T = 1 (s). Thời điểm ban đầu vật có li độ x0 = -5 cm, vận tốc v0 = -10π cm/s . ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... Ví dụ 4: Một vật dao động điều hòa với biên độ A = 3 cm, chu kỳ dao động T = 0,5 (s). Tại thời điểm t = 0, vật đi qua vị trí cân bằng theo chiều âm. a) Viết phương trình dao động của vật. ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... b) Vật có li độ x = 1,5 cm và x = 3 cm vào những thời điểm nào? ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... Ví dụ 5: Một vật nhỏ dao động điều hoà dọc theo trục Ox, khi vật có li độ x1 = 1 cm thì có vận tốc v1 = 4 cm/s, khi vật có li độ x2 = 2 cm/s thì vật có vận tốc v2 = –1 cm/s. a) Tìm tần số góc ω và biên độ dao động A của vật. ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... b) Viết phương trình dao động của vật, biết rằng tại thời điểm ban đầu vật có v0 = 3,24 cm/s và x0 > 0. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 14 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... Ví dụ 6: Một chất điểm dao động điều hoà dọc theo trục Ox và có vị trí cân bằng O. Tần số góc của dao động là 3 rad/s. Lúc đầu chất điểm có toạ độ x0 = 4 cm và vận tốc v0 = 12 cm/s . Hãy viết phương trình dao động của chất điểm và tính tốc độ của chất điểm khi nó qua vị trí cân bằng. ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... TRẮC NGHIỆM ĐẠI CƯƠNG VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA - PHẦN 2 Câu 1: Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của vận tốc theo li độ trong dao động điều hoà có dạng A. đường parabol. B. đường thẳng. C. đường elip. D. đường hyperbol. Câu 2: Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của gia tốc theo vận tốc trong dao động điều hoà có dạng A. đường parabol. B. đường thẳng. C. đường elip. D. đường hyperbol. Câu 3: Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của gia tốc theo li độ trong dao động điều hoà có dạng A. đường thẳng. B. đoạn thẳng. C. đường hình sin. D. đường elip. Câu 4: Chọn hệ thức đúng liên hệ giữa x, A, v, ω trong dao động điều hòa A. v2 = ω2 (x2 – A2 ) B. v2 = ω2 (A2 – x2 ) C. x2 = A2 + v2 /ω2 D. x2 = v2 + x2 /ω2 Câu 5: Chọn hệ thức đúng về mối liên hệ giữa x, A, v, ω trong dao động điều hòa A. v2 = ω2 (x2 – A2 ) B. v2 = ω2 (A2 + x2 ) C. x2 = A2 – v2 /ω2 D. x2 = v2 + A2 /ω2 Câu 6: Chọn hệ thức sai về mối liên hệ giữa x, A, v, ω trong dao động điều hòa: A. A2 = x2 + v2 /ω2 B. v2 = ω2 (A2 – x2 ) C. x2 = A2 – v2 /ω2 D. v2 = x2 (A2 – ω2 ) Câu 7: Một vật dao động điều hòa với biên độ A, vận tốc góc ω. Ở li độ x, vật có vận tốc v. Hệ thức nào dưới đây viết sai? A. 22 xAv −±= ω B. 2 2 22 ω v xA += C. 2 2 2 ω v Ax −±= D. 22 xAv −=ω Câu 8: Một chất điểm dao động điều hoà với biên độ A, tốc độ của vật khi qua vị trí cân bằng là vmax. Khi vật có li độ x = A/2 thì tốc độ của nó tính theo vmax là (lấy gần đúng) A. 1,73vmax B. 0,87vmax C. 0,71vmax D. 0,58vmax Câu 9: Một chất điểm dao động điều hoà với chu kỳ T = 3,14 (s) và biên độ A = 1 m. Khi chất điểm đi qua vị trí cân bằng thì vận tốc của nó bằng A. v = 0,5 m/s. B. v = 2 m/s. C. v = 3 m/s. D. v = 1 m/s. Câu 10: Một vật dao động điều hòa với chu kỳ T = 0,5 (s), biên độ A = 4 cm. Tại thời điểm t vật có li độ x = 2 cm thì độ lớn vận tốc của vật là lấy gần đúng là A. 37,6 cm/s. B. 43,5 cm/s. C. 40,4 cm/s. D. 46,5 cm/s. Câu 11: Một vật dao động điều hoà trên một đoạn thẳng dài 4 cm. Khi ở cách vị trí cân bằng 1cm,vật có tốc độ 31,4 cm/s. Chu kỳ dao động của vật là A. T = 1,25 (s). B. T = 0,77 (s). C. T = 0,63 (s). D. T = 0,35 (s). Câu 12: Một vật dao động điều hòa với biên độ 4 cm. Khi nó có li độ là 2 cm thì vận tốc là 1 m/s. Tần số dao động là: A. f = 1 Hz B. f = 1,2 Hz C. f = 3 Hz D. f = 4,6 Hz Câu 13: Một vật dao động điều hòa với chu kỳ T = 2 (s), biên độ A = 4 cm. Tại thời điểm t vật có li độ tốc độ v = 2π cm/s thì vật cách VTCB một khoảng là A. 3,24 cm/s. B. 3,64 cm/s. C. 2,00 cm/s. D. 3,46 cm/s. Câu 14: Một vật dao động điều hòa với chu kỳ tần số f = 2 Hz. Tại thời điểm t vật có li độ x = 4 cm và tốc độ v = 8π cm/s thì quỹ đạo chuyển động của vật có độ dài là (lấy gần đúng) A. 4,94 cm/s. B. 4,47 cm/s. C. 7,68 cm/s. D. 8,94 cm/s. Câu 15: Một vật dao động điều hoà có vận tốc cực đại là vmax = 16π cm/s và gia tốc cực đại amax = 8π2 cm/s2 thì chu kỳ dao động của vật là Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 15 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng A. T = 2 (s). B. T = 4 (s). C. T = 0,5 (s). D. T = 8 (s). Câu 16: Một vật dao động điều hòa với chu kỳ T = π/5 (s), khi vật có ly độ x = 2 cm thì vận tốc tương ứng là 20 cm/s, biên độ dao động của vật có trị số A. A = 5 cm. B. A = 4 cm. C. A = 2 cm. D. A = 4 cm. Câu 17: Một vật dao động điều hòa với chu kì T = 3,14 (s). Xác định pha dao động của vật khi nó qua vị trí x = 2 cm với vận tốc v = 0,04 m/s? A. 0 rad. B. π/4 rad. C. π/6 rad. D. π/3 rad. Câu 18: Một vật dao động điều hoà khi qua VTCB có tốc độ 8π cm/s. Khi vật qua vị trí biên có độ lớn gia tốc là 8π2 cm/s2 . Độ dài quỹ đạo chuyển động của vật là A. 16 cm B. 4 cm C. 8 cm D. 32 cm Câu 19: Trong dao động điều hoà, độ lớn gia tốc của vật A. tăng khi độ lớn vận tốc tăng. B. không thay đổi. C. giảm khi độ lớn vận tốc tăng. D. bằng 0 khi vận tốc bằng 0. Câu 20: Cho một vật dao động điều hòa, biết rằng trong 8 s vật thực hiện được 5 dao động và tốc độ của vật khi đi qua VTCB là 4 cm. Gia tốc của vật khi vật qua vị trí biên có độ lớn là A. 50 cm/s2 B. 5π cm/s2 C. 8 cm/s2 D. 8π cm/s2 Câu 21: Một chất điểm dao động điều hoà với gia tốc cực đại là amax = 0,2π2 m/s2 và vận tốc cực đại là vmax = 10π cm/s. Biên độ và chu kỳ của dao động của chất điểm lần lượt là A. A = 5 cm và T = 1 (s). B. A = 500 cm và T = 2π (s). C. A = 0,05 m và T = 0,2π (s). D. A = 500 cm và T = 2 (s). Câu 22: Phát biểu nào sau đây là sai về vật dao động điều hoà? A. Tại biên thì vật đổi chiều chuyển động. B. Khi qua vị trí cân bằng thì véc tơ gia tốc đổi chiều. C. Véctơ gia tốc bao giờ cũng cùng hướng chuyển động của vật. D. Lực hồi phục tác dụng lên vật đổi dấu khi vật qua vị trí cân bằng. Câu 23: Phát biểu nào sau đây là sai về dao động điều hoà của một vật? A. Tốc độ đạt giá trị cực đại khi vật qua vị trí cân bằng. B. Chuyển động của vật đi từ vị trí cân bằng ra biên là chuyển động chậm dần đều. C. Thế năng dao động điều hoà cực đại khi vật ở biên. D. Gia tốc và li độ luôn ngược pha nhau. Câu 24: Tìm phát biểu sai khi nói về dao động điều hòa? A. Lực gây dao động điều hòa luôn luôn hướng về vị trí cân bằng và tỉ lệ với li độ. B. Khi qua vị trí cân bằng, tốc độ có giá trị lớn nhất nên lực gây dao động điều hòa là lớn nhất. C. Thế năng của vật dao động điều hòa là lớn nhất khi vật ở vị trí biên. D. Khi qua vị trí cân bằng, cơ năng bằng động năng. Câu 25: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về dao động điều hoà của một vật? A. Gia tốc có giá trị cực đại khi vật ở biên. B. Khi vật đi từ vị trí cân bằng ra biên thì vận tốc và gia tốc trái dấu. C. Động năng dao động điều hoà cực đại khi vật qua vị trị cân bằng. D. Vận tốc chậm pha hơn li độ góc π/2. Câu 26: Dao động điều hoà của một vật có A. gia tốc cực đại khi vật qua vị trí cân bằng. B. vận tốc và gia tốc cùng dấu khi vật đi từ vị trí cân bằng ra biên. C. động năng cực đại khi vật ở biên. D. gia tốc và li độ luôn trái dấu. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 16 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Câu 27: Nhận xét nào dưới đây về các đặc tính của dao động cơ điều hòa là sai? A. Phương trình dao động có dạng cosin (hoặc sin) của thời gian. B. Có sự biến đổi qua lại giữa động năng và thế năng C. Cơ năng không đổi D. Vật chuyển động chậm nhất lúc đi qua vị trí cân bằng Câu 28: Nhận xét nào dưới đây về dao động cơ điều hòa là sai? Dao động cơ điều hòa A. là một loại dao động cơ học. B. là một loại dao động tuần hoàn. C. có quĩ đạo chuyển động là một đoạn thẳng. D. có động năng cũng dao động điều hòa. Câu 29: Một vật dao động mà phương trình được mô tả bằng biểu thức x = 5 + 3sin(5πt) cm là dao động điều hoà quanh A. gốc toạ độ. B. vị trí x = 8 cm. C. vị trí x = 6,5 cm. D. vị trí x = 5 cm. Câu 30: Trong các phương trình sau, phương trình nào không biểu diến một dao động điều hòa? A. x = 5cos(πt) + 1 cm. B. x = 2tan(0,5πt) cm. C. x = 2cos(2πt + π/6) cm. D. x = 3sin(5πt) cm. Câu 31: Trong các phương trình sau, phương trình nào biểu diễn một dao động điều hòa? A. x = 5tan(2πt) cm. B. x = 3cot(100πt) cm. C. x = 2sin2 (2πt) cm. D. x = (3t)cos(5πt) cm. Câu 32: Trong các phương trình sau, phương trình nào biểu diễn một dao động điều hòa? A. x = cos(0,5πt) + 2 cm. B. x = 3cos(100πt2 ) cm. C. x = 2cot(2πt) cm. D. x = (3t)cos(5πt) cm. Câu 33: Trong các phương trình sau, phương trình nào biểu diễn một dao động điều hòa? A. x = cos(0,5πt3 ) cm. B. x = 3cos2 (100πt) cm. C. x = 2cot(2πt) cm. D. x = (3t)cos(5πt) cm. Câu 34: Phương trình dao động của vật có dạng x = Asin2 (ωt + π/4)cm. Chọn kết luận đúng? A. Vật dao động với biên độ A/2. B. Vật dao động với biên độ A. C. Vật dao động với biên độ 2A. D. Vật dao động với pha ban đầu π/4. Câu 35: Một vật dao động điều hòa với biên độ A = 8 cm, tần số dao động f = 4 Hz. Tại thời điểm ban đầu vật qua vị trí x = 4 cm theo chiều âm. Phương trình dao động của vật là A. x = 8sin(8πt + π/6) cm. B. x = 8sin(8πt + 5π/6) cm. C. x = 8cos(8πt + π/6) cm. D. x = 8cos(8πt + 5π/6) cm. Câu 36: Một vật dao động điều hòa với biên độ A = 8 cm, tần số dao động f = 2 Hz. Tại thời điểm ban đầu vật qua vị trí cân bằng theo chiều âm. Phương trình dao động của vật là A. x = 8sin(4πt) cm. B. x = 8sin(4πt + π/2) cm. C. x = 8cos(2πt) cm. D. x = 8cos(4πt + π/2) cm. Câu 37: Một vật dao động điều hòa với biên độ A = 8 cm, tần số dao động f = 4 Hz. Tại thời điểm ban đầu vật qua vị trí x = 4 cm theo chiều dương. Phương trình vận tốc của vật là A. v = 64πsin(8πt + π/6) cm. B. v = 8πsin(8πt + π/6) cm. C. v = 64πcos(8πt + π/6) cm. D. v = 8πcos(8πt + 5π/6) cm. Câu 38: Một vật dao động điều hoà với chu kỳ T = π (s) và biên độ là 3 cm. Li độ dao động là hàm sin, gốc thời gian chọn khi vật qua vị trí cân bằng theo chiều dương. Phương trình vận tốc của vật theo thời gian có dạng A. v = 6πcos(2πt) cm/s. B. v = 6πcos(2πt + π/2) cm/s. C. v = 6cos(2t) cm/s. D. v = 6sin(2t – π/2) cm/s. Câu 39: Một vật dao động điều hoà với chu kỳ T = π (s) và biên độ là 3 cm. Li độ dao động là hàm sin, gốc thời gian chọn vào lúc li độ cực đại. Phương trình vận tốc của vật theo thời gian có dạng A. v = 6cos(2t + π/2) cm/s. B. v = 6cos(πt) cm/s. C. v = 6πcos(2t + π/2) cm/s. D. v = 6πsin(2πt) cm/s. Câu 40: Một chất điểm có khối lượng m dao động điều hoà xung quanh vị cân bằng với biên độ A. Gọi vmax, amax, Wđmax lần lượt là độ lớn vận tốc cực đại, gia tốc cực đại và động năng cực đại của chất điểm. Tại thời điểm t chất điểm có li độ x và vận tốc là v. Công thức nào sau đây là không dùng để tính chu kỳ dao động điều hoà của chất điểm? Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 17 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng A. max 2 v A T π = B. max 2 v A T π= C. max 2 2 đW m AT π= D. 222 xA v T −= π Trả lời các câu hỏi 41, 42, 43 với cùng dữ kiện sau: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 5cos(4πt + π/3) cm. Câu 41: Vận tốc của vật tại thời điểm t = 0,125 (s) là A. 10π (cm/s). B. –10π (cm/s). C. 10π (cm/s). D. - 10π (cm/s). Câu 42: Khi vật cách vị trí cân bằng 3 cm thì vật có tốc độ là A. 8π (cm/s). B. 12π (cm/s). C. 16π (cm/s). D. 15π (cm/s). Câu 43: Kể từ khi vật bắt đầu dao động (tính từ t = 0), thời điểm đầu tiên vật qua li độ x = 5 cm theo chiều âm là A. t = (s). B. t = (s). C. t = (s). D. t = (s). Câu 44: Vật dao động điều hoà khi đi từ vị trí biên độ dương về vị trí cân bằng thì A. li độ của vật giảm dần nên gia tốc của vật có giá trị dương. B. li độ của vật có giá trị dương nên vật chuyển động nhanh dần. C. vật đang chuyển động nhanh dần vì vận tốc của vật có giá trị dương. D. vật đang chuyển động theo chiều âm và vận tốc của vật có giá trị âm. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 18 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng CÁC DẠNG TOÁN CƠ BẢN VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA DẠNG 1: BÀI TOÁN TÌM THỜI GIAN CHẤT ĐIỂM CHUYỂN ĐỘNG (Trục tổng hợp thời gian) Ví dụ 1. Một vật dao động điều hòa với biên độ A và chu kỳ T. Khoảng thời gian ngắn nhất khi vật a) đi từ VTCB đến li độ x = - A/2 là…………… b) đi từ VTCB đến li độ x = 2 3A là……… c) đi từ li độ x = 2 3A đến li độ x = - là…………. d) đi từ li độ x = - đến li độ x = 2 2A là…… e) đi từ VTCB đến li độ x = 2 2A lần thứ hai là ………… f) đi từ li độ x = - 2 2A đến li độ x = A là …….. Ví dụ 2. Một vật dao động điều hòa với phương trình x = Acos( t + ). Kể từ khi vật bắt đầu dao động, tìm khoảng thời gian nhỏ nhất cho đến khi vật qua li độ a) x = 2 3A lần thứ hai. …………………………………………………………………………………………………………… b) x = - 2 2A lần thứ ba. …………………………………………………………………………………………………………… c) x = - lần thứ tư. …………………………………………………………………………………………………………… Ví dụ 3. Một vật dao động điều hòa với biên độ A = 10 cm. Tính chu kỳ và tần số dao động của vật biết rằng a) khi vật đi từ VTCB đến li độ x = 2 3A hết thời gian ngắn nhất là 2 (s). …………………………………………………………………………………………………………… b) đi từ VTCB đến li độ x = A hết thời thời gian ngắn nhất là 0,5 (s). …………………………………………………………………………………………………………… c) khoảng thời gian ngắn nhất khi vật đi từ li độ x = 2 3A đến li độ x = A là 4 (s). …………………………………………………………………………………………………………… d) khi vật đi từ li độ x = - đến li độ x = 2 3A lần thứ 3 hết thời gian ngắn nhất là 15 (s). Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 19 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng …………………………………………………………………………………………………………… e) ban đầu vật ở li độ x = A/2, khoảng thời gian ngắn nhất mà vật đi đến li độ x = A lần thứ hai là 4 (s). …………………………………………………………………………………………………………… Ví dụ 4. Một vật dao động điều hoà theo phương trình x = Asin(ωt + φ) cm. Xác định tần số góc ω, biên độ A của dao động biết rằng, trong khoảng thời gian 1 (s) đầu tiên, vật đi từ li độ x0 =0 đến li độ x = 2 3A theo chiều dương và tại điểm cách VTCB một khoảng 2 cm vật có vận tốc v = 40π cm/s. …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Đáp số: ω = 20π rad/s và A = 4 cm. DẠNG 2: BÀI TOÁN TÌM QUÃNG ĐƯỜNG, TỐC ĐỘ TRUNG BÌNH TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA 1) Lý thuyết cơ bản: * Quãng đường vật đi được trong 1T là S = 4A quãng đường vật đi được trong nT là S = n.4A * Quãng đường vật đi được trong T/2 là S = 2A quãng đường vật đi được trong nT/2 là S = n.2A * Quãng đường vật đi được trong T/4 là S = A nếu vật bắt đầu đi từ {x = 0; x = ± A} và S ≠ A khi vật bắt đầu từ các vị trí {x ≠ 0; x ≠ A} 2) Phương pháp giải: Giả sử một vật dao động điều hòa với phương trình x = Acos(ωt + φ) cm. Tính quãng đường vật đi được từ thời điểm t1 đến thời điểm t2 *Tìm chu kỳ dao động: T = * Phân tích: ∆t = t2 - t1  = n + k; (0 < k <1) ⇔ ∆t = nT + kT = nT + ∆t’ Khi đó quãng đường vật đi được là S = n.4A + S’ * Nếu quá trình phân tích ∆t chẵn, cho ta các kết quả là nT; nT/2 hay nT/4 thì ta có thể dùng các kết quả ở trên để tính nhanh. Trong trường hợp t không được chẵn, ta thực hiện tiếp bước sau + Tính li độ và vận tốc tại các thời điểm t1; t2:    +−= +=    +−= += )sin( )cos( ; )sin( )cos( 22 22 11 11 ϕωω ϕω ϕωω ϕω tAv tAx tAv tAx + Việc tính S’ chúng ta sử dụng hình vẽ sẽ cho kết quả nhanh gọn nhất. Ví dụ 1. Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 5sin(2πt) cm. Tính quãng đường vật đi được từ lúc bắt đầu dao động (t = 0) đến thời điểm a) t = 5 (s). …………………………………………………………………………………………………………… b) t = 7,5 (s). …………………………………………………………………………………………………………… c) t = 11,25 (s). …………………………………………………………………………………………………………… Đáp số: a) S = 100 cm. b) S = 150 cm. c) S = 225 cm. Ví dụ 2. Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 10cos(5πt) cm. Tính quãng đường vật đi được từ lúc bắt đầu dao động (t = 0) đến thời điểm a) t = 1 (s). …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… b) t = 2 (s). …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… c) t = 2,5 (s). Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 20 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Đáp số: a) S = 100 cm b) S = 200 cm c) S = 250 cm Ví dụ 3. Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 10sin(5πt + π/6) cm. Tính quãng đường vật đi được từ lúc bắt đầu dao động (t = 0) đến thời điểm a) t = 2 (s). …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… b) t = 2,2 (s). …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… c) t = 2,5 (s). …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Đáp số: a) S = 200 cm b) S = 220 cm c) S = 246,34 cm Ví dụ 4. Một vật dao động điều hoà theo phương trình x = 12cos(50t – π/2) cm. Tính quãng đường mà vật đi được trong thời gian t = (s) , kể từ lúc bắt đầu dao động (t = 0). …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Đáp số: S = 102 cm. Ví dụ 5. Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 6cos(4πt – π/3) cm. Quãng đường vật đi được từ thời điểm t1 = (s) đến thời điểm t1 = (s) là bao nhiêu? …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Đáp số: S = 117 cm. Ví dụ 6. Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 2cos(2πt – π/12) cm. Quãng đường vật đi được từ thời điểm t1 = (s) đến thời điểm t2 = (s) là bao nhiêu? …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Đáp số: S = 21 - cm Ví dụ 7. Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 8cos(4πt +π/6) cm. Tính quãng đường vật đi được từ thời điểm t1 = 2,375 (s) đến thời điểm t2 = 4,75 (s). …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Đáp số: S ≈ 149 cm. Ví dụ 8. Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 4cos(πt – π/2) cm. Tính quãng đường vật đi được trong 2,25 (s) đầu tiên kể từ khi bắt đầu dao động (t = 0). ……………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Đáp số: S = 16 + 2 cm Ví dụ 9. Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 5cos(πt + 2π/3) cm. Quãng đường vật đi được từ thời điểm t1 = 2 (s) đến thời điểm t2 = (s) là bao nhiêu? …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Đáp số: S = 42,5 cm. Ví dụ 10. Một vật dao động điều hoà với phương trình x = 2cos(2πt – π/2) cm. Tính quãng đường vật đi Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 21 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng được từ thời điểm t1 = ( s) đến t2 = (s) . …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Đáp số: S = 21 cm. Ví dụ 11. Một vật dao động điều hòa với biên độ A và chu kỳ dao động là T. Tìm các biểu thức về tốc độ trung bình của vật trong khoảng thời gian ngắn nhất mà a) vật đi từ VTCB đến li độ x = - A lần thứ hai. …………………………………………………………………………………………………………… b) vật đi từ li độ x = A/2 đến li độ x = A lần thứ ba. …………………………………………………………………………………………………………… c) vật đi từ VTCB đến li độ x = A/2 lần thứ ba. …………………………………………………………………………………………………………… DẠNG 3: BÀI TOÁN TÌM QUÃNG ĐƯỜNG LỚN NHẤT, NHỎ NHẤT * TH1: ∆t < T/2 + Quãng đường lớn nhất: Smax = 2Asin, (∆ϕ = ω.∆t = .∆t) + Quãng đường nhỏ nhất: Smin = 2A(1 - cos), (∆ϕ = ω.∆t = .∆t) * TH2: ∆t > T/2 Ta phân tích ∆t = n. +∆t’ (∆t’ < ). Khi đó S = n.2A + S’max + Quãng đường lớn nhất: Smax = n.2A + 2Asin, (∆ϕ’ = ω.∆t’ = .∆t’) + Quãng đường nhỏ nhất: Smin = n.2A + 2A(1 - cos), (∆ϕ’ = ω.∆t’ = .∆t’) Ví dụ 1. Một vật dao động điều hòa với biên độ A và chu kỳ dao động T. Tính quãng đường lớn nhất và nhỏ nhất mà vật đi được a) trong khoảng thời gian ∆t = T/6. …………………………………………………………………………………………………………… b) trong khoảng thời gian ∆t = T/4. …………………………………………………………………………………………………………… c) trong khoảng thời gian ∆t = 2T/3. …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… d) trong khoảng thời gian ∆t = 3T/4. …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Ví dụ 2. Một vật dao động điều hòa với biên độ 6 cm. Quãng đường nhỏ nhất mà vật đi được trong một giây là 18 cm. Hỏi ở thời điểm kết thúc quãng đường đó thì tốc độ của vật là bao nhiêu? …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Đáp số: v = 5π cm/s. DẠNG 4: XÁC ĐỊNH SỐ LẦN VẬT QUA MỘT LI ĐỘ CHO TRƯỚC Ví dụ 1. Một vật dao động điều hòa với phương trình dao động là x = 4cos(πt + π/3) cm. a) Trong khoảng thời gian 4 (s) kể từ khi bắt đầu dao động (t = 0), vật qua li độ x = 2 cm bao nhiêu lần? …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… b) Trong khoảng thời gian 5,5 (s) kể từ khi bắt đầu dao động (t = 0), vật qua li độ x = 2 cm bao nhiêu lần? …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… c) Trong khoảng thời gian 7,2 (s) kể từ khi bắt đầu dao động (t = 0), vật qua li độ x =- 2 cm bao nhiêu lần? …………………………………………………………………………………………………………… Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 22 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng …………………………………………………………………………………………………………… Ví dụ 2. Một vật dao động điều hòa với phương trình dao động là x = 10cos(4πt + π/6) cm. Trong khoảng thời gian 2 (s) kể từ khi bắt đầu dao động (t = 0), vật qua li độ x = x0 bao nhiêu lần biết a) x0 = 5 cm. b) x0 = 7 cm c) x0 = 3,2 cm. d) x0 = 10 cm. …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Ví dụ 3. Một vật dao động điều hoà dọc theo trục Ox (O là vị trí cân bằng) có phương trình x = 5sin(2πt + π/6) cm. Trong khoảng thời gian từ thời điểm t = 1 (s) đến thời điểm t = 13/6 (s) thì a) vật đi được quãng đường có độ dài bằng bao nhiêu? b) vật qua li độ x = 2 cm bao nhiêu lần? c) vật qua li độ x = -4 cm bao nhiêu lần? …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Ví dụ 4. Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 10cos(4πt + π/8) cm. a) Biết li độ của vật tại thời điểm t là 4 cm. Xác định li độ của vật sau đó 0,25 (s). …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… b) Biết li độ của vật tại thời điểm t là –6 cm. Xác định li độ của vật sau đó 0,125 (s). …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… c) Biết li độ của vật tại thời điểm t là 5 cm. Xác định li độ của vật sau đó 0,3125 (s). …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Ví dụ 5 (Tổng hợp). Một vật dao động điều hòa trên quỹ đạo dài 10 cm theo phương trình x = Asin(ωt + φ). Biết trong thời gian 1 phút vật thực hiện được 30 dao động và tại thời điểm ban đầu (t = 0) vật ở li độ x = 2,5 cm và đang chuyển động về phía vị trí cân bằng. a) Tính chu kỳ và biên độ dao động. …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… b) Tìm toạ độ, vận tốc và gia tốc của vật vào thời điểm t = 1,5 (s). …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… c) Tính vận tốc và gia tốc của vật tại vị trí vật có li độ x = 4 cm. …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… d) Vật qua li độ x = 2,5 cm theo chiều dương vào những thời điểm nào? Xác định thời điểm vật qua li độ trên theo chiều âm lần thứ hai tính từ lúc vật bắt đầu dao động. …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… e) Tìm thời gian ngắn nhất để vật có vận tốc v = vmax …………………………………………………………………………………………………………… Ví dụ 6 (Tổng hợp). Một vật dao động điều hòa, có phương trình là x = 5cos(2πt + π/6) cm. a) Hỏi vào thời điểm nào thì vật qua li độ x = 2,5 cm lần thứ 2 kể từ lúc t = 0? b) Lần thứ 2011 vật qua vị trí có li độ x = -2,5 cm là vào thời điểm nào? c) Định thời điểm vật qua vị trí x = 2,5 cm theo chiều âm lần đầu tiên kể từ t = 0? d) Tính tốc độ trung bình của vật đi được từ thời điểm t1 = 1 (s) đến thời điểm t2 = 3,5 (s) ? e) Quãng đường lớn nhất mà vật có thể đi được trong khoảng thời gian 1/3 (s) ? …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 23 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 24 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng BÀI TOÁN VỀ THỜI GIAN, QUÃNG ĐƯỜNG Bài toán về thời gian: Câu 1: Vật dao động điều hòa, gọi t1 là thời gian ngắn nhất vật đi từ VTCB đến li độ x = A/2 và t2 là thời gian vật đi từ li độ x = A/2 đến biên dương (x = A). Ta có A. t1 = 0,5t2 B. t1 = t2 C. t1 = 2t2 D. t1 = 4t2 Câu 2: Vật dao động điều hòa, gọi t1 là thời gian ngắn nhất vật đi từ VTCB đến li độ x = A và t2 là thời gian vật đi từ li độ x = –A/2 đến biên dương (x = A). Ta có A. t1 = (3/4)t2 B. t1 = (1/4)t2 C. t2 = (3/4)t1. D. t2 = (1/4)t2 Câu 3: Vật dao động điều hòa với biên độ A và chu kỳ T. Khoảng thời gian ngắn nhất vật đi từ VTCB đến li độ x = –A lần thứ hai là A. ∆t = 5T/4. B. ∆t = T/4. C. ∆t = 2T/3. D. ∆t = 3T/4. Câu 4: Vật dao động điều hòa với biên độ A và chu kỳ T. Khoảng thời gian ngắn nhất vật đi từ li độ x = A/2 đến thời điểm vật qua VTCB lần thứ hai là A. ∆t = 5T/12. B. ∆t = 5T/4. C. ∆t = 2T/3. D. ∆t = 7T/12. Câu 5: Vật dao động điều hòa với biên độ A và chu kỳ T. Khoảng thời gian ngắn nhất vật đi từ li độ x = đến li độ x = A là A. ∆t = T/12. B. ∆t = T/4. C. ∆t = T/6. D. ∆t = T/8. Câu 6: Vật dao động điều hòa gọi với biên độ A và chu kỳ T. Khoảng thời gian ngắn nhất vật đi từ li độ 2 3A x −= đến li độ x = A/2 là A. ∆t = 2T/3. B. ∆t = T/4. C. ∆t = T/6. D. ∆t = 5T/12. Câu 7: Vật dao động điều hòa gọi với biên độ A và chu kỳ T. Khoảng thời gian ngắn nhất vật đi từ li độ 2 2A x −= đến li độ 2 3A x = là A. ∆t = 5T/12. B. ∆t = 7T/24. C. ∆t = T/3. D. ∆t = 7T/12. Câu 8: Vật dao động điều hòa gọi t1 là thời gian ngắn nhất vật đi li độ x = A/2 đến li độ 2 3A x = và t2 là thời gian vật đi từ VTCB đến li độ 2 2A x −= . Mối quan hệ giữa t1 và t2 là A. t1 = 0,5t2 B. t2 = 3t1 C. t2 = 2t1 D. 2t2 = 3t1 Câu 9: Một vật dao động điều hòa với biên độ A. Khoảng thời gian ngắn nhất vật đi từ li độ x = A/2 đến li độ x = A là 0,5 (s). Chu kỳ dao động của vật là A. T = 1 (s). B. T = 2 (s). C. T = 1,5 (s). D. T = 3 (s). Câu 10: Một vật dao động điều hòa với biên độ A. Khoảng thời gian ngắn nhất vật đi từ li độ 2 2A x = đến li độ x = A/2 là 0,5 (s). Chu kỳ dao động của vật là A. T = 1 (s). B. T = 12 (s). C. T = 4 (s). D. T = 6 (s). Câu 11: Một vật dao động điều hòa với biên độ A. Khoảng thời gian ngắn nhất vật đi từ li độ 2 2A x −= đến li độ x = là 0,3 (s). Chu kỳ dao động của vật là: A. T = 0,9 (s). B. T = 1,2 (s). C. T = 0,8 (s). D. T = 0,6 (s). Câu 12: Một vật dao động điều hòa với biên độ A. Vật đi từ li độ x = A/2 đến li độ x = –A/2 hết khoảng thời gian ngắn nhất là 0,5 (s). Tính khoảng thời gian ngắn nhất vật đi từ VTCB đến li độ 2 2A x = . A. ∆t = 0,25 (s). B. ∆t = 0,75 (s). C. ∆t = 0,375 (s). D. ∆t = 1 (s). Câu 13: Vật dao động điều hòa gọi với biên độ A và tần số f. Khoảng thời gian ngắn nhất vật đi từ li độ 2 2A x = đến li độ 2 3A x = là Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 25 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng A. ∆t = B. ∆t = C. ∆t = D. ∆t = Câu 14: Vật dao động điều hòa với biên độ A và tần số 5 Hz. Khoảng thời gian ngắn nhất vật đi từ li độ x = –A đến li độ 2 2A x = A. ∆t = 0,5 (s). B. ∆t = 0,05 (s). C. ∆t = 0,075 (s). D. ∆t = 0,25 (s). Câu 15: Một vật dao động điều hòa với biên độ A, chu kỳ dao động là T. Thời điểm ban đầu vật ở li độ x = A, sau đó 3T/4 thì vật ở li độ A. x = A. B. x = A/2. C. x = 0. D. x = –A. Câu 16: Một vật dao động điều hòa với biên độ A, chu kỳ dao động là T. Thời điểm ban đầu vật ở li độ x = A/2 và đang chuyển động theo chiều dương, sau đó 2T/3 thì vật ở li độ A. x = A. B. x = A/2 C. x = 0 D. x = –A Câu 17: Một vật dao động điều hòa với biên độ A, chu kỳ dao động là T. Thời điểm ban đầu vật ở li độ x = A/2 và đang chuyển động theo chiều âm, sau đó 2T/3 thì vật ở li độ A. x = A. B. x = A/2. C. x = 0. D. x = –A. Câu 18: Một vật dao động điều hòa với biên độ A, chu kỳ dao động là T. Thời điểm ban đầu vật ở li độ x = –A, sau đó 5T/6 thì vật ở li độ A. x = A. B. x = A/2. C. x = –A/2. D. x = –A. Câu 19: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 8cos(2πt – π/3) cm. Tính từ thời điểm ban đầu (t = 0), sau đó 2/3 (s) thì vật ở li độ A. x = 8 cm. B. x = 4 cm. C. x = –4 cm. D. x = –8 cm. Câu 20: Cho một vật dao động điều hòa có phương trình chuyển động x = 10cos(2πt – π/6) cm. Vật đi qua vị trí cân bằng lần đầu tiên vào thời điểm: A. t = 1/3 (s). B. t = 1/6 (s). C. t = 2/3 (s). D. t = 1/12 (s). Câu 21: Một vật dao động điều hòa với biên độ A. Thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí cân bằng đến điểm M có li độ 2 2A x = là 0,25 (s). Chu kỳ dao động của vật là A. T = 1 (s). B. T = 1,5 (s). C. T = 0,5 (s). D. T = 2 (s). Câu 22: Một vật dao động điều hoà có tần số 2 Hz, biên độ 4 cm. Ở một thời điểm nào đó vật chuyển động theo chiều âm qua vị trí có li độ 2 cm thì sau thời điểm đó 1/12 (s) vật chuyển động theo A. chiều âm, qua vị trí cân bằng. B. chiều dương, qua vị trí có li độ x = –2 cm. C. chiều âm, qua vị trí có li độ x = - 2 cm. D. chiều âm, qua vị trí có li độ x = –2 cm. Câu 23: Một vật dao động điều hòa với tần số f = 10 Hz và biên độ là 4 cm. Tại thời điểm ban đầu vật đang ở li độ x = 2 cm và chuyển động theo chiều dương. Sau 0,25 (s) kể từ khi dao động thì vật ở li độ A. x = 2 cm và chuyển động theo chiều dương. B. x = 2 cm và chuyển động theo chiều âm. C. x = –2 cm và chuyển động theo chiều âm. D. x = –2 cm và chuyển động theo chiều dương. Câu 24: Một vật dao động điều hoà với li độ x = 4cos(0,5πt – 5π/6) cm. Vào thời điểm nào sau đây vật đi qua li độ x = 2 cm theo chiều dương của trục toạ độ ? A. t = 1 (s). B. t = 4/3 (s). C. t = 16/3 (s). D. t = 1/3 (s). Câu 25: Một vật dao động điều hòa với biểu thức li độ x = 4cos(0,5πt – π/3) cm. Vào thời điểm nào sau đây vật sẽ đi qua vị trí x = 2 cm theo chiều âm của trục tọa độ A. t = 4/3 (s). B. t = 5 (s). C. t = 2 (s). D. t = 1/3 (s). Câu 26: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = Acos(t + π/2) cm. Thời gian ngắn nhất kể từ lúc bắt đầu dao động (t = 0) đến thời điểm vật có gia tốc bằng một nửa giá trị cực đại là A. ∆t = T/12. B. ∆t = T/6 C. ∆t = T/3. D. ∆t = 5T/12. Câu 27: Một vật dao động điều hòa theo phương ngang từ B đến C với chu kỳ là T, vị trí cân bằng là trung điểm O của BC. Gọi M và N lần lượt là trung điểm của OB và OC, khoảng thời gian ngắn nhất để vật đi từ M đến N là Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 26 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng A. ∆t = T/4. B. ∆t = T/2. C. ∆t = T/3. D. ∆t = T/6. Câu 28: Một vật dao động điều hòa với tần số f = 10 Hz và biên độ là 4 cm. Tại thời điểm ban đầu vật đang ở li độ x = 2 cm và chuyển động theo chiều âm. Sau 0,25 (s) kể từ khi dao động thì vật ở li độ A. x = 2 cm và chuyển động theo chiều dương. B. x = 2 cm và chuyển động theo chiều âm. C. x = –2 cm và chuyển động theo chiều âm. D. x = –2 cm và chuyển động theo chiều dương. Câu 29: Một vật dao động điều hoà với phương trình x = 4cos(4πt + π/6) cm. Thời điểm thứ 3 vật qua vị trí x = 2 cm theo chiều dương là A. t = 9/8 (s). B. t = 11/8 (s). C. t = 5/8 (s). D. t = 1,5 (s). Câu 30: Vật dao động điều hòa có phương trình x = Acos(2πt/T). Khoảng thời gian ngắn nhất kể từ lúc bắt đầu dao động đến lúc vật có li độ x = A/2 là A. ∆t = T/6. B. ∆t = T/8. C. ∆t = T/3. D. ∆t = T/4. Câu 31: Một vật dao động điều hòa theo phương ngang từ B đến C với chu kỳ là T, vị trí cân bằng là trung điểm O của BC. Gọi M và N lần lượt là trung điểm của OB và OC, khoảng thời gian để vật đi từ M đến qua B rồi đến N (chỉ qua vị trí cân bằng O một lần) là A. ∆t = T/4. B. ∆t = T/2. C. ∆t = T/3. D. ∆t = T/6. Câu 32: Một vật dao động điều hoà theo phương trình x = 10cos(2πt + π/4) cm, thời điểm vật đi qua vị trí cân bằng lần thứ 3 là A. t = 13/8 (s). B. t = 8/9 (s). C. t = 1 (s). D. t = 9/8 (s). Câu 33: Chất điểm dao động điều hòa theo phương thẳng đứng với phương trình x = Acos(ωt – π/2) cm. Khoảng thời gian chất điểm đi từ vị trí thấp nhất đến vị trí cao nhất là 0,5 (s). Sau khoảng thời gian t = 0,75 (s) kể từ lúc bắt đầu dao động (t = 0), chất điểm đang ở vị trí có li độ A. x = 0. B. x = A. C. x = –A. D. x = A/2. Câu 34: Một vật dao động điều hoà theo phương trình x = 4cos(10πt – π/3) cm. Khi vật đi theo chiều âm, vận tốc của vật đạt giá trị 20π (cm/s) ở những thời điểm là A. t = –1/12 + k/5 ; t = 1/20 + k/5. B. t = –1/12 + k/5. C. t = 1/20 + k/5. D. Một giá trị khác. Câu 35: Một vật dao động điều hoà mô tả bởi phương trình x = 6cos(5πt – π/4) cm. Xác định thời điểm lần thứ hai vật có vận tốc v = –15π (cm/s). A. t = 1/60 (s). B. t = 13/60 (s). C. t = 5/12 (s). D. t = 7/12 (s). Câu 36: Một vật dao động điều hòa với chu kì T trên đoạn thẳng PQ. Gọi O, E lần lượt là trung điểm của PQ và OQ. Khoảng thời gian để vật đi từ O đến P rồi đến E là A. ∆t = 5T/6. B. ∆t = 5T/8. C. ∆t = T/12. D. ∆t = 7T/12. Câu 37: Một vật dao động điều hòa có phương trình x = 6cos(πt – π/2) cm. Khoảng thời gian vật đi từ VTCB đến thời điểm vật qua li độ x = 3 cm lần thứ 5 là A. ∆t = 61/6 (s). B. ∆t = 9/5 (s). C. ∆t = 25/6 (s). D. ∆t = 37/6 (s). Câu 38: Vật dao động điều hòa có phương trình x = 4cos(2πt – π) cm. Vật đến điểm biên dương lần thứ 5 vào thời điểm A. t = 4,5 (s). B. t = 2,5 (s). C. t = 2 (s). D. t = 0,5 (s). Câu 39: Một chất điểm dao động điều hòa trên đoạn đường PQ, O là vị trí cân bằng, thời gian vật đi từ P đến Q là 3 (s). Gọi I trung điểm của OQ. Khoảng thời gian ngắn nhất để vật đi từ O đến I là A. ∆tmin = 1 (s). B. ∆tmin = 0,75 (s). C. ∆tmin = 0,5 (s). D. ∆tmin = 1,5 (s). Câu 40:Một chất điểm dao động điều hoà với phương trình x = 4cos(2πt + π/2) cm. Thời gian từ lúc bắt đầu dao động (t = 0) đến khi vật qua li độ x = 2 cm theo chiều dương của trục toạ độ lần thứ 1 là A. t = 0,917 (s). B. t = 0,583 (s). C. t = 0,833 (s). D. t = 0,672 (s). Câu 41: Một vật dao động điều hòa có phương trình x = Acos(2πt) cm. Thời điểm mà lần thứ hai vật có li độ x = A/2 chuyển động theo chiều âm của trục Ox kể từ khi vật bắt đầu dao động là A. t = 5/6 (s). B. t = 11/6 (s). C. t = 7/6 (s). D. 11/12 (s). Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 27 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Câu 42: Một vật dao động điều hòa có phương trình x = Acos(2πt) cm. Thời điểm mà lần thứ hai vật có li độ x = A/2 kể từ khi bắt đầu dao động là A. t = 5/6 (s). B. t = 1/6 (s). C. t = 7/6 (s). D. t = 11/12 (s). Câu 43: Một vật dao động điều hòa theo phương trình x = Acos(πt – π/3) cm. Vật đi qua li độ x = –A lần đầu tiên kể từ lúc bắt đầu dao động vào thời điểm: A. t = 1/3 (s). B. t = 1 (s). C. t = 4/3 (s). D. t = 2/3 (s). Câu 44: Một vật dao động điều hòa có phương trình x = Asin(2πt) cm. Thời điểm đầu tiên vật có li độ x = –A/2 kể từ khi bắt đầu dao động là A. t = 5/12 (s). B. t = 7/12 (s). C. t = 7/6 (s). D. t = 11/12 (s). Câu 45: Một vật dao động điều hòa theo phương trình x = Acos(πt – 2π/3) cm. Vật qua li độ x = A/2 lần thứ hai kể từ lúc bắt đầu dao động (t = 0) vào thời điểm A. t = 7/3 (s). B. t = 1 (s). C. t = 1/3 (s). D. t = 3 (s). Câu 46: Một điểm M chuyển động tròn đều với tốc độ 0,6 m/s trên một đường tròn có đường kính 0,4 m. Hình chiếu P của điểm M lên một đường kính của đường tròn dao động điều hòa với biên độ, tần số góc và chu kỳ lần lượt là A. 0,4 m ; 3 rad/s ; 2,1 (s). B. 0,2 m ; 3 rad/s ; 2,48 (s). C. 0,2 m ; 1,5 rad/s ; 4,2 (s). D. 0,2 m ; 3 rad/s ; 2,1 (s). Bài toán về quãng đường: Câu 47: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 6cos(4πt + π/3) cm. Quãng đường vật đi được kể từ khi bắt đầu dao động (t = 0) đến thời điểm t = 0,5 (s) là A. S = 12 cm. B. S = 24 cm. C. S = 18 cm. D. S = 9 cm. Câu 48: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 6cos(4πt + π/3) cm. Quãng đường vật đi được kể từ khi bắt đầu dao động (t = 0) đến thời điểm t = 0,25 (s) là A. S = 12 cm. B. S = 24 cm. C. S = 18 cm. D. S = 9 cm. Câu 49: Một vật dao động điều hoà với phương trình x = 10cos(πt + π/3) cm. Khoảng thời gian tính từ lúc vật bắt đầu dao động (t = 0) đến khi vật đi được quãng đường 50 cm là A. t = 7/3 (s). B. t = 2,4 (s). C. t = 4/3 (s). D. t = 1,5 (s). Câu 50: Một con chất điểm dao động điều hòa với biên độ 6 cm và chu kì 1s. Tại t = 0, vật đi qua vị trí cân bằng theo chiều âm của trục toạ độ. Tổng quãng đường đi được của vật trong khoảng thời gian t = 2,375 (s) kể từ thời điểm bắt đầu dao động là A. S = 48 cm. B. S = 50 cm. C. S = 55,75 cm. D. S = 42 cm. Câu 51: Một vật dao động điều hòa với biên độ A và chu kỳ T. Biết rằng vật thực hiện 12 dao động hết 6 (s). Tốc độ của vật khi qua vị trí cân bằng là 8π (cm/s). Quãng đường lớn nhất vật đi được trong khoảng thời gian bằng 2/3 chu kỳ T là A. 8 cm. B. 9 cm. C. 6 cm. D. 12 cm. Câu 52: Một vật dao động điều hòa dọc theo trục Ox với phương trình x = 5cos(8πt + π/3) cm. Quãng đường vật đi được từ thời điểm t = 0 đến thời điểm t = 1,5 (s) là A. S = 15 cm. B. S = 135 cm. C. S = 120 cm. D. S = 16 cm. Câu 53: Một con lắc lò xo dao động với phương trình x = 4cos(4πt) cm. Quãng đường vật đi được trong thời gian 30 (s) kể từ lúc t0 = 0 là A. S = 16 cm B. S = 3,2 m C. S = 6,4 cm D. S = 9,6 m Câu 54: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 10cos(2πt + π/3) cm. Quãng đường vật đi được kể từ khi bắt đầu dao động (t = 0) đến thời điểm t = 0,375 (s) là (lấy gần đúng) A. 12 cm. B. 16,48 cm. C. 10,54 cm. D. 15,34 cm. Câu 55: Một vật dao động điều hoà theo phương trình x = 1,25cos(2πt - π/12) cm. Quãng đường vật đi được sau thời gian t = 2,5 (s) kể từ lúc bắt đầu dao động là A. 7,9 cm. B. 22,5 cm. C. 7,5 cm. D. 12,5 cm. Câu 56: Một vật nhỏ dao động điều hòa dọc theo trục Ox có phương trình dao động x = 3.cos(3πt) cm Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 28 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng thì đường mà vật đi được từ thời điểm ban đầu đến thời điểm 3 (s) là A. 24 cm. B. 54 cm. C. 36 cm. D. 12 cm. Câu 57: Một chất điểm dao động điều hòa trên trục Ox có phương trình x = 4cos(4πt - π/2) cm. Trong 1,125 (s) đầu tiên vật đã đi được một quãng đường là A. 32 cm. B. 36 cm. C. 48 cm. D. 24 cm. Câu 58: Một con lắc lò xo dao động với phương trình x = 4cos(4πt) cm. Quãng đường vật đi được trong thời gian 2,875 (s) kể từ lúc t = 0 là A. 16 cm. B. 32 cm. C. 64 cm. D. 92 cm. Câu 59: Một vật dao động điều hoà dọc theo trục Ox có phương trình x = 5sin(2πt + π/6) cm. Xác định quãng đường vật đi được từ thời điểm t = 1 (s) đến thời điểm t = 13/6 (s)? A. 32,5 cm. B. 5 cm. C. 22,5 cm. D. 17,5 cm. Câu 60: Một vật dao động có phương trình li độ x = cos(25t - ) cm. Quãng đường vật đi từ thời điểm t1 = π/30 (s) đến t2 = 2 (s) là (lấy gần đúng). A. S = 43,6 cm. B. S = 43,02 cm. C. S = 10,9 cm. D. 42,56 cm. BÀI TOÁN VỀ THỜI GIAN, QUÃNG ĐƯỜNG CÁC DẠNG TOÁN KHÁC VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA Bài toán về tốc độ trung bình: Câu 1: Một vật dao động điều hòa với chu kỳ T và biên độ A. Khi vật đi thẳng (theo một chiều) từ VTCB đến li độ x = A/2 thì tốc độ trung bình của vật bằng A. A/T. B. 4A/T. C. 6A/T. D. 2A/T. Câu 2: Một vật dao động điều hòa với chu kỳ T và biên độ A. Khi vật đi thẳng (theo một chiều) từ li độ x = A đến li độ x = –A/2 thì tốc độ trung bình của vật bằng A. 9A/2T. B. 4A/T. C. 6A/T. D. 3A/T. Câu 3: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 10cos(πt + π/4) cm. Trong 1 (s) đầu tiên, tốc độ trung bình của vật là A. v = 10 cm/s. B. v = 15 cm/s. C. v = 20 cm/s. D. v = 0 cm/s. Câu 4: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 10cos(2πt + π/6) cm. Trong 1,5 (s) đầu tiên, tốc độ trung bình của vật là A. v = 60 cm/s. B. v = 40 cm/s. C. v = 20 cm/s. D. v = 30 cm/s. Câu 5: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 10cos(2πt + π/6) cm. Khi vật đi từ li độ x = 10 cm đến li độ x = –5 cm thì tốc độ trung bình của vật là A. v = 45 cm/s. B. v = 40 cm/s. C. v = 50 cm/s. D. v = 30 cm/s. Câu 6: Một chất điểm M dao động điều hòa theo phương trình x = 2,5cos(10πt + π/2) cm. Tốc độ trung bình của M trong 1 chu kỳ dao động là A. vtb = 50 m/s. B. vtb = 50 cm/s. C. vtb = 5 m/s. D. vtb = 5 cm/s. Câu 7: Một vật dao động điều hòa với chu kỳ T và biên độ A. Khi vật đi từ li độ x = A/2 đến li độ x = – A/2 (đi qua biên x = A), tốc độ trung bình của vật bằng A. 3A/T. B. 9A/2T. C. 4A/T. D. 2A/T. Câu 8: Một vật dao động điều hòa với chu kỳ T và biên độ A. Khi vật đi thẳng (theo một chiều ) từ x1 = – A/2 đến x2 = A/2,tốc độ trung bình của vật bằng A. vtb = A/T. B. vtb = 4A/T. C. vtb = 6A/T. D. vtb = 2A/T. Câu 9: Một vật dao động điều hòa với tần số f và biên độ A. Khi vật đi thẳng (theo một chiều) từ li độ x = –A/2 đến li độ x = A, tốc độ trung bình của vật bằng: A. vtb = 3Af. B. vtb = . C. vtb = 6Af. D. vtb = 4Af. Câu 10: Một vật dao động điều hòa với tần số f và biên độ A. Khi vật đi từ li độ x = –A/2 đến li độ x = A (đi qua biên x = –A), tốc độ trung bình của vật bằng: Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 29 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng A. vtb = B. vtb = C. vtb = 4Af. D. vtb= Câu 11: Một chất điểm dao động điều hòa với phương trình x = 4cos(5πt + π/3) cm. Tốc độ trung bình của vật trong 1/2 chu kì đầu là A. 20 cm/s. B. 20π cm/s. C. 40 cm/s. D. 40π cm/s. Câu 12: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 5sin(20t) cm. Tốc độ trung bình trong 1/4 chu kỳ kể từ lúc vật bắt đầu dao động là A. vtb = π (m/s). B. vtb = 2π (m/s). C. vtb = 2/π (m/s). D. vtb = 1/π (m/s). Câu 13: Phương trình li độ của một vật là x = Acos(4πt + φ) cm. Vào thời điểm t1 = 0,2 (s) vật có tốc độ cực đại. Vật sẽ có tốc độ cực đại lần kế tiếp vào thời điểm A. t2 = 0,7 (s). B. t2 = 1,2 (s). C. t2 = 0,45 (s). D. t2 = 2,2 (s). Câu 14: Phương trình li độ của một vật là x = Acos(4πt + φ) cm. Vào thời điểm t1 = 0,2 (s) vật có li độ cực đại. Vật sẽ có li độ cực đại lần kế tiếp vào thời điểm A. t2 = 0,7 (s). B. t2 = 1,2 (s). C. t2 = 0,45 (s). D. t2 = 2,2 (s). Bài toán về quãng đường lớn nhất, nhỏ nhất: Câu 15: Một vật dao động điều hòa với biên độ A và tần số f. Khoảng thời gian ngắn nhất để vật đi được quãng đường có độ dài A là A. f t 6 1 =∆ . B. f t 4 1 =∆ C. f t 3 1 =∆ D. f t 12 1 =∆ Câu 16: Một vật dao động điều hòa với biên độ A và tần số f. Khoảng thời gian lớn nhất để vật đi được quãng đường có độ dài A là A. f t 6 1 =∆ . B. f t 4 1 =∆ C. f t 3 1 =∆ D. f t 12 1 =∆ Câu 17: Một vật dao động điều hòa với biên độ A và tần số f. Khoảng thời gian ngắn nhất để vật đi được quãng đường có độ dài Alà A. f t 6 1 =∆ . B. f t 4 1 =∆ C. f t 3 1 =∆ D. f t 12 1 =∆ Câu 18: Một vật dao động điều hòa với biên độ A và chu kỳ T. Trong khoảng thời gian ∆t = T/4, quãng đường lớn nhất (Smax) mà vật đi được là A. Smax = A. B. Smax = A. C. Smax = A . D. Smax =1,5A. Câu 19: Một vật dao động điều hòa với biên độ A và chu kỳ T. Trong khoảng thời gian ∆t = T/6, quãng đường lớn nhất (Smax) mà vật đi được là A. A B. A. C. A . D. 1,5A. Câu 20: Một vật dao động điều hòa với biên độ A và chu kỳ T. Trong khoảng thời gian ∆t = 2T/3, quãng đường lớn nhất (Smax) mà vật đi được là A. 1,5A. B. 2A C. A. D. 3A. Câu 21: Một vật dao động điều hòa với biên độ A và chu kỳ T. Trong khoảng thời gian ∆t = 3T/4, quãng đường lớn nhất (Smax) mà vật đi được là A. 2A - A. B. 2A + A. C. 2A. D. A+ A . Câu 22: Một vật dao động điều hòa với biên độ A và chu kỳ T. Trong khoảng thời gian ∆t = 3T/4, quãng đường nhỏ nhất (Smin) mà vật đi được là A. 4A - A B. 2A + A C. 2A - A. D. A + A. Câu 23: Một vật dao động điều hòa với biên độ A và chu kỳ T. Trong khoảng thời gian ∆t = 5T/6, quãng đường lớn nhất (Smax) mà vật đi được là A. A + A. B. 4A - A C. 2A + A D. 2A Câu 24: Một vật dao động điều hòa với biên độ A và chu kỳ T. Trong khoảng thời gian ∆t = 5T/6, quãng đường nhỏ nhất (Smin) mà vật đi được là A. A B. A + A C. 2A + A D. 3A. Câu 25: Chọn phương án sai. Biên độ của một dao động điều hòa bằng Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 30 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng A. hai lần quãng đường của vật đi được trong 1/12 chu kỳ khi vật xuất phát từ vị trí cân bằng. B. nửa quãng đường của vật đi được trong nửa chu kỳ khi vật xuất phát từ vị trí bất kì. C. quãng đường của vật đi được trong 1/4 chu kỳ khi vật xuất phát từ vị trí cân bằng hoặc vị trí biên. D. hai lần quãng đường của vật đi được trong 1/8 chu kỳ khi vật xuất phát từ vị trí biên. Câu 26: Một chất điểm dao động điều hoà dọc trục Ox quanh vị trí cân bằng O với biên độ A và chu kì T. Trong khoảng thời gian t = T/3, quãng đường lớn nhất (Smax) mà chất điểm có thể đi được là A. A. B. 1,5A. C. A. D. A. Câu 27: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 4cos(2πt – π/3) cm. Quãng đường nhỏ nhất (Smin) vật đi được trong khoảng thời gian 2/3 chu kỳ dao động là (lấy gần đúng) A. 12 cm. B. 10,92 cm. C. 9,07 cm. D. 10,26 cm. Câu 28: Biên độ của một dao động điều hoà bằng 0,5 m. Vật đó đi được quãng đường bằng bao nhiêu trong thời gian 5 chu kì dao động A. Smin = 10 m. B. Smin = 2,5 m. C. Smin = 0,5 m. D. Smin = 4 m. Câu 29: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 5cos(πt + π/3) cm. Quãng đường lớn nhất vật đi được trong khoảng thời gian 1,5 (s) là (lấy gần đúng) A. Smax = 7,07 cm. B. Smax = 17,07 cm. C. Smax = 20 cm. D. Smax = 13,66 cm. Câu 30: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 5cos(πt + π/3) cm. Quãng đường nhỏ nhất vật đi được trong khoảng thời gian ∆t =1,5 s là (lấy gần đúng) A. Smin = 13,66 cm. B. Smin = 12,07 cm. C. Smin = 12,93 cm. D. Smin = 7,92 cm. Câu 31: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 4cos(2πt – π/3) cm. Quãng đường lớn nhất vật đi được trong khoảng thời gian 2/3 chu kỳ dao động là (lấy gần đúng) A. Smax = 12 cm. B. Smax = 10,92 cm. C. Smax = 9,07 cm. D. Smax = 10,26 cm. Câu 32: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 4cos(2πt – π/3) cm. Tốc độ trung bình cực đại mà vật đạt được trong khoảng thời gian 2/3 chu kỳ dao động là (lấy gần đúng) A. 18,92 cm/s. B. 18 cm/s. C. 13,6 cm/s. D. 15,39 cm/s. Câu 33: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 4cos(2πt – π/3) cm. Tốc độ trung bình cực tiểu mà vật đạt được trong khoảng thời gian 2/3 chu kỳ dao động là (lấy gần đúng) A. 18,92 cm/s. B. 18 cm/s. C. 13,6 cm/s. D. 15,51 cm/s. Câu 34: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 10cos(2πt + π/3) cm. Trong 1,5 (s) kể từ khi dao động (t = 0) thì vật qua vị trí cân bằng mấy lần? A. 2 lần. B. 3 lần. C. 4 lần. D. 5 lần. Câu 35: Một chất điểm dao động điều hòa theo phương trình x = 3cos (5πt + π/6) cm. Trong một giây đầu tiên từ thời điểm t = 0, chất điểm đi qua vị trí có li độ x = +1 cm mấy lần? A. 7 lần. B. 6 lần. C. 4 lần. D. 5 lần. Câu 36: Một vật dao động điều hoà với phương trình x = 2cos(2πt – π/2) cm. Sau khoảng thời gian t = 7/6 s kể từ thời điểm ban đầu, vật đi qua vị trí x = 1 cm mấy lần? A. 2 lần. B. 3 lần. C. 4 lần. D. 5 lần. Câu 37: Phương trình li độ của một vật là x = 2cos(4πt – π/6) cm. Kể từ khi bắt đầu dao động (t = 0) đến thời điểm t = 1,8 s thì vật đi qua vị trí có li độ x = 1 cm được mấy lần? A. 6 lần. B. 7 lần. C. 8 lần. D. 9 lần Câu 38: Phương trình li độ của một vật là x = 4cos(5πt + π) cm. Kể từ lúc bắt đầu dao động đến thời điểm t = 1,5 (s) thì vật đi qua vị trí có li độ x = 2 cm được mấy lần? A. 6 lần. B. 7 lần. C. 8 lần. D. 9 lần. Câu 39: Một chất điểm dao động điều hoà có vận tốc bằng không tại hai thời điểm liên tiếp là t1 = 2,2 (s) và t2 = 2,9(s). Tính từ thời điểm ban đầu (t0 = 0) đến thời điểm t2 chất điểm đã đi qua vị trí cân bằng A. 4 lần. B. 6 lần. C. 5 lần. D. 3 lần. Câu 40: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 10cos(2πt – π/4) cm. Tại thời điểm t vật có li Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 31 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng độ là x = 6 cm. Hỏi sau đó 0,5 (s) thì vật có li độ là A. x = 5 cm. B. x = 6 cm. C. x = –5 cm. D. x = –6 cm. Câu 41: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 10cos(2πt – π/5) cm. Tại thời điểm t vật có li độ là x = 8 cm. Hỏi sau đó 0,25 (s) thì li độ của vật có thể là A. x = 8 cm. B. x = 6 cm. C. x = –10 cm. D. x = –8 cm. Câu 42: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 6cos(4πt + π/6) cm. Tại thời điểm t vật có li độ là x = 3 cm. Tại thời điểm t = t + 0,25 (s) thì li độ của vật là A. x = 3 cm. B. x = 6 cm. C. x = –3 cm. D. x = –6 cm. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 32 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng CÁC DẠNG TOÁN CƠ BẢN VỀ CON LẮC LÒ XO - P1 DẠNG 1: CHU KỲ, TẦN SỐ CỦA CON LẮC LÒ XO * Tần số góc, chu kỳ dao động, tần số dao động: ω = m k         == == m k f k m T ππ ω π ω π 2 1 2 2 2 * Trong khoảng thời gian ∆t vật thực hiện được N dao động thì ∆t = N.T ⇔ T =        ∆ = ∆ = t N f t Nπ ω 2 * Khi tăng khối lượng vật nặng n lần thì chu kỳ tăng n lần, tần số giảm . * Khi mắc vật có khối lượng m1 vào lò xo có độ cứng k thì hệ dao động với chu kỳ k m T 1 1 2π= * Khi mắc vật có khối lượng m2 vào lò xo có độ cứng k thì hệ dao động với chu kỳ k m T 2 2 2π= * Khi mắc vật có khối lượng m = (m1 + m2) vào lò xo có độ cứng k thì hệ dao động với chu kỳ T = 2 2 2 1 TT + * Khi mắc vật có khối lượng m = (m1 – m2) vào lò xo có độ cứng k thì hệ dao động với chu kỳ T = 2 2 2 1 TT − Ví dụ 1. Một vật khối lượng m = 500 (g) mắc vào một lò thì hệ dao động điều hòa với tần số f = 4 (Hz). a) Tìm độ cứng của lò xo, lấy π2 = 10. b) Thay vật m bằng vật khác có khối lượng m = 750 (g) thì hệ dao động với chu kỳ bao nhiêu? Hướng dẫn giải: a) Độ cứng của lò xo là k = mω2 = m(2πf)2 = 0,5.(2π.4)2 = 320 (N/m). b) Khi thay vật m bằng vật m’ = 750 (g) thì chu kỳ dao động là 320 75,0 2 ' 2' ππ == k m T ≈ 0,3 (s). Ví dụ 2. Một vật khối lượng m = 250 (g) mắc vào một lò có độ cứng k = 100 (N/m) thì hệ dao động điều hòa. a) Tính chu kỳ và tần số dao động của con lắc lò xo. b) Để chu kỳ dao động của vật tăng lên 20% thì ta phải thay vật có khối lượng m bằng vật có khối lượng m có giá trị bằng bao nhiêu? c) Để tần số dao động của vật giảm đi 30% thì phải mắc thêm một gia trọng ∆m có trị số bao nhiêu? Hướng dẫn giải: a) Ta có 100 25,0 22 ππ == k m T = 0,1π s  f = = (Hz). b) Chu kỳ tăng lên 20% nên T’ = 120%T  = ⇔ m’ = 1,44m = 360 (g). c) Theo bài ta có f’ = 70%f  mmm 10 71 = ∆+ ⇔ m = 0,49(m +∆m)  ∆m ≈ 260,2 g Ví dụ 3. Một vật khối lượng m treo vào lò xo thẳng đứng thì dao động điều hòa với tần số f1 = 6 (Hz). Treo thêm gia trọng m = 4 (g) thì hệ dao động với tần số f2 = 5 (Hz). Tính khối lượng m của vật và độ cứng k của lò xo. Hướng dẫn giải: Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 33 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Từ công thức tính tần số dao động        ∆+ = = mm k f m k f π π 2 1 2 1 2 1  6 5 1 2 = ∆+ = mm m f f ⇔ 36 25 4 = +m m  m = g = kg Lại có k = mω2 = m(2πf1)2 = (2π.6)2 ≈13,1 (N/m). Ví dụ 4. Nếu treo đồng thời hai quả cân có khối lượng m1 và m2 vào một lò xo thì hệ dao động với tần số 2 Hz. Lấy bớt quả cân m2 ra chỉ để lại m1 gắn vào lò xo thì hệ dao động với tần số 2,5 Hz. Tính k và m1, biết m2 = 225 (g). Lấy g = π2 . Hướng dẫn giải: Khi gắn cả hai vật m1 và m2 vào lò xo thì ta có 2 2 1 21 = + = mm k f π (1) Nếu lấy bớt m2 ra thì 5,2 2 1 1 1 == m k f π (2) Lấy (1) chia cho (2) vế theo vế, ta được 5,2 2 21 1 2 1 = + = mm m f f  m1 = m2 = 400 g Thay m1 vào (2) ta tính được k =4π2 .2,52 .0,4 = 100 N/m. Ví dụ 5. Một lò xo có độ cứng k = 80 N/m, lần lượt gắn hai quả cầu m1 và m2, trong cùng một khoảng thời gian, con lắc m1 thực hiện được 8 dao động còn con lắc m2 thực hiện được 4 dao động. Gắn cả hai quả cầu vào lò xo thì chu kỳ dao động của con lắc là π/2 (s). Tính m1 và m2 ? Hướng dẫn giải: Khi gắn vật m1 vào lò xo: k mt T 1 1 2 8 π= ∆ = (1) Khi gắn vật m vào lò xo: k mt T 2 2 2 4 π= ∆ = (2) Khi gắn cả hai vật m1 và m2 vào lò xo: k mm T 21 2 2 + == π π (3) Lấy (1) chia cho (2) và rút gọn ta được, ta được m2 = 4m1 (*) Từ (3), bình phương hai vế và biến đổi ta được m1+ m2 = 5     = = kgm kgm 4 1 2 1 DẠNG 2: CÁC DẠNG CHUYỂN ĐỘNG CỦA CON LẮC LÒ XO TH1: Hệ dao động trên mặt phẳng ngang Tại VTCB lò xo không bị biến dạng (∆ℓ0 = 0). Do tại VTCB lò xo không biến dạng, nên chiều dài cực đại và cực tiểu của lò xo trong quá trình dao động lần lượt là    −= += All All 0min 0max , trong đó ℓ0 là chiều dài tự nhiên của lò xo. Lực đàn hồi tác dụng vào lò xo chính là lực hồi phục, có độ lớn Fhp = k.|x| Từ đó, lực hồi phục cực đại là Fhp.max = kA. Ví dụ 1. Một con lắc lò xo gồm lò xo có độ cứng k, vật nặng có khối lượng 500 (g) dao động điều hòa theo phương ngang với phương trình x = 4cos(4πt + π/6) cm. a) Tính độ cứng k của lò xo. b) Tính độ lớn lực hồi phục ở các thời điểm t = 1,125 (s) và t = 5/3 (s). Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 34 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng c) Tính độ lớn lực hồi phục cực đại. d) Tính quãng đường vật đi được từ khi bắt đầu dao động đến thời điểm t = 11/3 (s). ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... TH2: Hệ dao động theo phương thẳng đứng * Tại VTCB lò xo bị biến dạng (dãn hoặc nén) một đoạn ℓ0 = = 22 ωω g m mg =  0l g ∆ =ω Từ đó, chu kỳ và tần số dao động của con lắc được cho bởi        ∆ === ∆ == 0 0 2 11 2 2 2 l g T f g l T ππ ω π ω π Do tại VTCB lò xo bị biến dạng, nên chiều dài của lò xo tại VTCB được tính bởi ℓcb = ℓ0+ ∆ℓ0 Từ đó, chiều dài cực đại và cực tiểu của lò xo là    −∆+=−= +∆+=+= AllAll AllAll cb cb 00min 00max        + = − = 2 2 minmax minmax ll l ll A cb * Lực đàn hồi tác dụng vào lò xo được tính bằng công thức F = k.∆ℓ, với ℓ là độ biến dạng tại vị trí đang xét. Để tìm được ℓ ta so sánh vị trí cần tính với vị trí mà lo xo không biến dạng. Trong trường hợp tổng quát ta được công thức tính ∆ℓ = |ℓ0 ± x| với x là tọa độ của vật tại thời điểm tính. Việc lấy dấu cộng (+) hay dấu trừ (–) còn phụ thuộc vào chiều dương, và tọa độ của vật tương ứng. Từ đó ta được công thức tính lực đàn hồi tại vị trí bất kỳ là F = k.∆ℓ = k.|∆ℓ0 ± x| Lực đàn hồi cực đại Fmax = k.∆ℓmax = k(∆ℓ0+A); lực đàn hồi cực tiểu    ≤∆= >∆−∆= AlkhiF AlkhiAlkF 0min 00min 0 )(  Ví dụ 1. Một con lắc lò xo gồm một quả nặng có khối lượng m = 200 (g), lò xo có độ cứng k = 100 N/m. Cho vật dao động điều hòa theo phương thẳng đứng với biên độ A. Tìm lực kéo đàn hồi cực đại, lực nén đàn hồi cực đại, lực đàn hồi cực tiểu trong các trường hợp: a) Biên độ dao động A = 1,5 cm. b) Biên độ dao động A = 3 cm. ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... Ví dụ 2. Một vật có khối lượng m = 200 (g) treo vào lò xo có độ cứng k = 50 N/m. Kéo vật xuống dưới VTCB một đoạn 3 cm rồi truyền cho nó một vận tốc 20π cm/s cùng phương. Tìm lực đàn hồi Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 35 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng lớn nhất, nhỏ nhất trong quá trình dao động của con lắc. ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... Ví dụ 3. Vật có khối lượng m = 1 kg treo vào đầu dưới của lò xo có hệ số đàn hồi k, vật dao động theo phương trình x = 10cos(2πt + π/6) cm. Tính lực phục hồi, lực đàn hồi của lò xo tại thời điểm t = 1 (s). Biết trục Ox có chiều dương hướng xuống, gốc toạ độ tại vị trí cân bằng. ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... Ví dụ 4. Một vật có khối lượng m = 1 kg, treo vào lò xo có hệ số đàn hồi k, phương trình dao động của vật có dạng x = 12cos(5πt + π/3) cm. Tính lực đàn hồi, lực phục hồi cực tiểu, cực đại tác dụng vào vật trong quá trình con lắc dao động. ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... Ví dụ 5. Một CLLX có m = 100 (g), treo vào lò xo có độ cứng k và dao động với phương trình x = 10cos(2πt) cm. a) Tính giá trị cực đại của lực phục hồi. b) Tính giá trị cực đại và cực tiểu của lực đàn hồi. ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... Ví dụ 6. Hệ quả cầu và lò xo dao động điều hoà có phương trình x = 6sin(2πt) cm. Cho biết, khối lượng quả cầu là m = 500 (g) và lấy g = 10m/s2 . Tính lực đàn hồi và lực hồi phục tác dụng lên lò xo ở các vị trí có li độ 6 cm và –6 cm trong hai trường hợp: a) Quả cầu dao động theo phương thẳng đứng. ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... b) Quả cầu dao động theo phương ngang. ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... Ví dụ 7. Một con lắc lò xo có m = 400 (g) dao động điều hòa theo phương thẳng đứng với tần số f = 5 (Hz). Trong quá trình dao động, chiều dài lò xo biến đổi từ 40 (cm) đến 50 (cm). Lấy π2 = 10. a) Tính độ dài tự nhiên ℓo của lò xo. b) Tìm độ lớn vận tốc và gia tốc khi lò xo có chiều dài 42 (cm). c) Tìm Fmax và F khi lò xo dài 42 (cm). Hướng dẫn giải: Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 36 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng a) ∆ℓ0 = 222 )5.2( 10 )2( ππω == f gg = 0,01 m = 1 cm Trong quá trình dao động, chiều dài lò xo biến đổi từ 40 (cm) đến 50 (cm) nên ta có    −∆+== +∆+== Allcml Allcml 00min 00max 40 50        = + = = − = cm ll l cm ll A cb 44 2 5 2 minmax minmax b) Tại VTCB, lò xo có chiều dài ∆ℓcb = ℓo + ∆ℓo = 44 + 1= 45 (cm). Tại vị trí mà lò xo dài ℓ = 42 cm thì vật cách VTCB một đoạn |x| = 45 – 42 = 3 (cm). Độ lớn vận tốc 2222 352 −=−= fxAv πω = 40π cm/s = 0,4 m/s Độ lớn gia tốc a = ω2|x| = (2πf)2 .|x| = (2π5)2 .0,03 = 30 (m/s2 ). c) Độ cứng của lò xo là k = mω2 = m.(2πf)2 = 0,4.(2π.5)2 = 40 (N/m). Lực đàn hồi cực đại: Fmax = k(∆ℓo + A) = 40(0,01 + 0,05) = 24 (N). Khi lò xo có chiều dài 42 cm thì vật nặng ở cách vị trí cân bằng 3 cm. Do chiều dài tự nhiên của lò xo là 44 cm nên vật nặng cách vị trí mà lò xo không biến dạng là 2 (cm) hay lò xo bị nén 2 (cm) ∆ℓ = 2 (cm). Khi đó, lực đàn hồi tác dụng vào vật nặng ở vị trí lò xo dài 42 (cm) là F = k.∆ℓ = 40.0,02 = 8 (N). Ví dụ 8. Một con lắc lò xo có độ cứng của lò xo là k = 64 (N/m) và vật nặng có khối lượng m = 160 (g). Con lắc dao động điều hòa theo phương thẳng đứng. a) Tính độ biến dạng của lò xo tại vị trí cân bằng, lấy g = 10 (m/s2 ). b) Biết lò xo có chiều dài tự nhiên là ℓo = 24 (cm), tính chiều dài của lò xo tại vị trí cân bằng. c) Biết rằng khi vật qua vị trí cân bằng thì nó đạt tốc độ v = 80 (cm/s). Tính chiều dài cực đại và cực tiểu của lò xo trong quá trình dao động của vật. Hướng dẫn giải: a) Độ biến dạng của lò xo tại vị trí cân bằng là ∆ℓ0 = = = 2,5 (cm). b) Tại VTCB lò xo có chiều dài ℓcb = ℓo + ∆ℓo = 24 + 2,5 = 26,5 (cm). c) Tốc độ khi vật qua vị trí cân bằng là tốc độ cực đại nên vmax = ωA với ω = 20 rad/s A = ω maxv = = 2 cm Khi đó chiều dài cực đại và cực tiểu của lò xo có giá trị lần lượt là    =−=−= =+=+= cmAll cmAll cb cb 5,2245,26 5,3045,26 min max Ví dụ 9. Một vật treo vào lò xo thẳng đứng làm lò xo dãn 10 (cm). a) Tính chu kỳ dao động điều hòa của con lắc lò xo, lấy g = 10 (m/s2 ). b) Tìm ℓmax, ℓmin của lò xo trong quá trình dao động, biết Fmax = 6 (N), Fmin = 4 (N) và ℓo = 40 (cm). c) Tìm chiều dài của lò xo khi lực đàn hồi tác dụng vào lò xo là F = 0,5 (N). Hướng dẫn giải: a) Theo bài ta có ∆ℓ0 = 10 (cm), tần số góc dao động là 0l g ∆ =ω = 10 ⇒ T = = s b) Ta có 4 6 0 0 min max = −∆ +∆ = Al Al F F ⇔ 2 3 10 10 = − + A A  A = 2 cm Khi đó, chiều dài cực đại, cực tiểu của lò xo là    =−+=−∆+= =++=+∆+= cmAlll cmAlll 4821040 5221040 00min 00max c) Từ Fmax = k(∆ℓ0 + A) ⇒ 50 02,01,0 6 0 max = + = +∆ = Al F k N/m Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 37 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Theo bài, F = 0,5 (N) = k.∆ℓ  độ biến dạng của lò xo tại vị trí này là ∆ℓ = F/k = 0,01 (m) = 1 (cm). Do chiều dài tự nhiên là 40 (cm), nên để lò xo bị biến dạng 1 cm, (giãn hoặc nén 1 cm) thì chiều dài của lò xo nhận các giá trị 39 cm (tức bị nén 1 cm) hoặc 41 cm (tức bị dãn 1 cm). TH3: Hệ dao động trên mặt phẳng nghiêng * Tại VTCB lò xo bị biến dạng (dãn hoặc nén) một đoạn ℓo = 22 sinsinsin ω α ω αα g m mg k mg ==  0 sin l g ∆ = α ω . Từ đó, chu kỳ và tần số dao động của con lắc được cho bởi:        ∆ === ∆ == 0 0 sin 2 1 2 sin 2 2 l g T f g l T α π π ω α π ω π Các giá trị như chiều dài lò xo, lực… tính như trường hợp con lắc treo thẳng đứng. Ví dụ 1. Một con lắc lò xo có m = 1 kg và lò xo có chiều dài tự nhiên ℓo = 20 cm. Con lắc được đặt trên mặt phẳng nghiêng góc α = 300 so với phương ngang. Biết con lắc dao động điều hòa với chu kỳ T = 0,314 (s), lấy g = 10 m/s2 . Tính độ cứng k và chiều dài lò xo tại vị trí cân bằng. ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... Ví dụ 2. Cho một con lắc lò xo có chiều dài lò xo tại vị trí cân bằng là ℓo = 20 cm, lò xo được treo thẳng đứng. Khi treo vật có khối lượng m = 200 (g) thì lò xo có chiều dài là ℓ1 = 22 cm. Lấy g = 10 m/s2 . a) Tính độ cứng k của lò xo. ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... b) Cho vật dao động theo phương nghiêng góc α so với phương ngang. Khi vật ở VTCB thì lò xo có chiều dài ℓ2 =19 cm. Tìm α và chu kỳ dao động T của con lắc. ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... CÁC DẠNG TOÁN CƠ BẢN VỀ CON LẮC LÒ XO - P1 Bài toán về chu kỳ, tần số của con xo: Câu 1: Công thức tính tần số góc của con lắc lò xo là A. k m =ω B. m k =ω C. m k π ω 2 1 = D. k m π ω 2 1 = Câu 2: Công thức tính tần số dao động của con lắc lò xo A. k m f π2= B. m k f π2= C. m k f π2 1 = D. k m f π2 1 = Câu 3: Công thức tính chu kỳ dao động của con lắc lò xo là A. k m T π2= B. m k T π2= C. m k T π2 1 = D. k m T π2 1 = Câu 4: Chu kỳ dao động điều hoà của con lắc lò xo phụ thuộc vào A. biên độ dao động. B. cấu tạo của con lắc. C. cách kích thích dao động. D. pha ban đầu của con lắc. Câu 5: Con lắc lò xo dao động điều hòa. Khi tăng khối lượng của vật lên 4 lần thì tần số dao động của vật. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 38 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng A. tăng lên 4 lần. B. giảm đi 4 lần. C. tăng lên 2 lần. D. giảm đi 2 lần. Câu 6: Con lắc lò xo dao động điều hòa. Khi tăng khối lượng của vật lên 16 lần thì chu kỳ dao động của vật A. tăng lên 4 lần. B. giảm đi 4 lần. C. tăng lên 8 lần. D. giảm đi 8 lần. Câu 7: Một con lắc lò xo dao động điều hòa, vật có có khối lượng m = 0,2 kg, độ cứng của lò xo k = 50 N/m. Tần số góc của dao động là (lấy π2 = 10) A. ω = 4 rad/s B. ω = 0,4 rad/s. C. ω = 25 rad/s. D. ω = 5π rad/s. Câu 8: Một con lắc lò xo có độ cứng của lò xo là k. Khi mắc lò xo với vật có khối lượng m1 thì con lắc dao động điều hòa vơi chu kỳ T1. Khi mắc lò xo với vật có khối lượng m2 thì con lắc dao động điều hòa vơi chu kỳ T2. Hỏi khi treo lò xo với vật m = m1 + m2 thì lò xo dao động với chu kỳ A. T = T1 + T2 B. T = 2 2 2 1 TT + C. T = 21 2 2 2 1 TT TT + D. T = 2 2 2 1 21 TT TT + Câu 9: Con lắc lò xo gồm vật có khối lượng m và lò xo k dao động điều hòa, khi mắc thêm vào một vật khác có khối lượng gấp 3 lần vật có khối lượng m thì tần số dao động của con lắc A. tăng lên 3 lần. B. giảm đi 3 lần. C. tăng lên 2 lần. D. giảm đi 2 lần. Câu 10: Một con lắc lò xo có độ cứng của lò xo là k. Khi mắc lò xo với vật có khối lượng m1 thì con lắc dao động điều hòa vơi chu kỳ T1. Khi mắc lò xo với vật có khối lượng m2 thì con lắc dao động điều hòa vơi chu kỳ T2. Hỏi khi treo lò xo với vật m = m1 – m2 thì lò xo dao động với chu kỳ T thỏa mãn, (biết m1 > m2) A. T = T1 - T2 B. T = 2 2 2 1 TT − C. T = 21 2 2 2 1 TT TT − D. T = 2 2 2 1 21 TT TT − Câu 11: Một con lắc lò xo, vật nặng có khối lượng m = 250 (g), lò xo có độ cứng k = 100 N/m. Tần số dao động của con lắc là A. f = 20 Hz B. f = 3,18 Hz C. f = 6,28 Hz D. f = 5 Hz Câu 12: Con lắc lò xo gồm vật có khối lượng m và lò xo k dao động điều hòa, khi mắc thêm vào một vật khác có khối lượng gấp 3 lần vật có khối lượng m thì chu kỳ dao động của con lắc A. tăng lên 3 lần B. giảm đi 3 lần C. tăng lên 2 lần D. giảm đi 2 lần Câu 13: Trong dao động điều hòa của một con lắc lò xo, nếu tăng khối lượng của vật nặng thêm 100% thì chu kỳ dao động của con lắc A. tăng 2 lần. B. giảm 2 lần. C. tăng lần. D. giảm lần. Câu 14: Con lắc lò xo gồm vật có khối lượng m và lò xo có độ cứng k = 100 N/m. Vật thực hiện được 10 dao động mất 5 (s). Lấy π2 = 10, khối lượng m của vật là A. 500 (g) B. 625 (g). C. 1 kg D. 50 (g) Câu 15: Con lắc lò xo gồm vật có khối lượng m = 500 (g) và lò xo có độ cứng k. Trong 5 (s) vật thực hiện được 5 dao động. Lấy π2 = 10, độ cứng k của lò xo là A. k = 12,5 N/m B. k = 50 N/m C. k = 25 N/m D. k = 20 N/m Câu 16: Một con lắc lò xo dao động điều hòa, vật có khối lượng m = 0,2 kg, lò xo có độ cứng k = 50 N/m. Chu kỳ dao động của con lắc lò xo là (lấy π2 = 10) A. T = 4 (s). B. T = 0,4 (s). C. T = 25 (s). D. T = 5 (s). Câu 17: Một con lắc lò xo dao động điều hòa, trong 20 (s) con lắc thực hiện được 50 dao động. Chu kỳ dao động của con lắc lò xo là A. T = 4 (s). B. T = 0,4 (s). C. T = 25 (s). D. T = 5π (s). Câu 18: Một con lắc lò xo dao động điều hòa, vật có khối lượng m = 0,2 kg. Trong 20 (s) con lắc thực hiện được 50 dao động. Độ cứng của lò xo là A. 60 N/m B. 40 N/m C. 50 N/m D. 55 N/m Câu 19: Khi gắn vật nặng có khối lượng m1 = 4 kg vào một lò xo có khối lượng không đáng kể, hệ dao động điều hòa với chu kỳ T1 = 1 (s). Khi gắn một vật khác có khối lượng m2 vào lò xo trên thì hệ dao động với khu kỳ T2 = 0,5 (s). Khối lượng m2 bằng Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 39 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng A. m2 = 0,5 kg B. m2 = 2 kg C. m2 = 1 kg D. m2 = 3 kg Câu 20: Một con lắc lò xo, vật nặng có khối lượng m = 250 (g), lò xo có độ cứng k = 100 N/m. Tần số góc dao động của con lắc là A. ω = 20 rad/s B. ω = 3,18 rad/s C. ω = 6,28 rad/s D. ω = 5 rad/s Câu 21: Một con lắc lò xo dao động điều hòa, nếu không thay đổi cấu tạo của con lắc, không thay đổi cách kích thích dao động nhưng thay đổi cách chọn gốc thời gian thì A. biên độ, chu kỳ, pha của dao động sẽ không thay đổi B. biên độ và chu kỳ không đổi; pha thay đổi. C. biên độ và chu kỳ thay đổi; pha không đổi D. biên độ và pha thay đổi, chu kỳ không đổi. Câu 22: Một lò xo có độ cứng k = 25 N/m. Một đầu của lò xo gắn vào điểm O cố định. Treo vào lò xo một vật có khối lượng m = 160 (g). Tần số góc của dao động là A. ω = 12,5 rad/s. B. ω = 12 rad/s. C. ω = 10,5 rad/s. D. ω = 13,5 rad/s. Câu 23: Con lắc lò xo gồm lò xo k và vật m, dao động điều hòa với tần số f = 1 Hz. Muốn tần số dao động của con lắc là f ' = 0,5 Hz thì khối lượng của vật m' phải là A. m' = 2m. B. m' = 3m. C. m' = 4m. D. m' = 5m. Câu 24: Trong dao động điều hòa của một con lắc lò xo, nếu giảm khối lượng của vật nặng 75% thì số lần dao động của con lắc trong một đơn vị thời gian A. tăng 2 lần. B. tăng 3 lần. C. giảm 2 lần. D. giảm 3 lần. Câu 25: Một con lắc lò xo có khối lượng m, lò xo có độ cứng k. Nếu tăng độ cứng lò xo lên hai lần và đồng thời giảm khối lượng vật nặng đi một nửa thì chu kỳ dao động của vật A. tăng 4 lần. B. giảm 4 lần. C. giảm 2 lần. D. tăng 2 lần. Câu 26: Một có khối lượng m = 10 (g) vật dao động điều hoà với biên độ A = 0,5 m và tần số góc ω = 10 rad/s. Lực hồi phục cực đại tác dụng lên vật là A. 25 N B. 2,5 N C. 5 N. D. 0,5 N. Câu 27: Con lắc lò xo có độ cứng k, khối lượng vật nặng là m dao động điều hoà. Nếu tăng khối lượng con lắc 4 lần thì số dao động toàn phần con lắc thực hiện trong mỗi giây thay đổi như thế nào? A. Tăng 2 lần. B. Tăng 4 lần. C. Giảm 2 lần. D. Giảm 4 lần. Câu 28: Một vật khối lượng m = 81 (g) treo vào một lò xo thẳng đứng thì tần số dao động điều hoà của vật là 10 Hz. Treo thêm vào lò xo vật có khối lượng m' = 19 (g) thì tần số dao động của hệ là A. f = 11,1 Hz. B. f = 12,4 Hz. C. f = 9 Hz. D. f = 8,1 Hz. Câu 29: Một con lắc lò xo gồm quả cầu khối lượng m và lò xo độ cứng k. Khẳng định nào sau đây là sai ? A. Khối lượng tăng 4 lần thì chu kỳ tăng 2 lần B. Độ cứng giảm 4 lần thì chu kỳ tăng 2 lần C. Khối lượng giảm 4 lần đồng thời độ cứng tăng 4 lần thì chu kỳ giảm 4 lần D. Độ cứng tăng 4 lần thì năng lượng tăng 2 lần Câu 30: Một con lắc lò xo dao động điều hòa, vật có khối lượng m = 0,2 kg, lò xo có độ cứng k = 50 N/m. Tần số dao động của con lắc lò xo là (lấy π2 = 10) A. 4 Hz B. 2,5 Hz C. 25 Hz D. 5π Hz Câu 31: Một con lắc lò xo có khối lượng m, lò xo có độ cứng k. Nếu tăng độ cứng lò xo lên hai lần và đồng thời giảm khối lượng vật nặng đi một nửa thì tần số dao động của vật A. tăng 4 lần. B. giảm 4 lần. C. giảm 2 lần. D. tăng 2 lần. Câu 32: Con lắc lò xo ngang dao động điều hoà, lực đàn hồi cực đại tác dụng vào vật là Fmax = 2 N, gia tốc cực đại của vật là amax = 2 m/s2 . Khối lượng của vật là A. m = 1 kg. B. m = 2 kg. C. m = 3 kg. D. m = 4 kg. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 40 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Câu 33: Một lò xo có độ cứng k mắc với vật nặng m1 có chu kỳ dao động T1 = 1,8 (s). Nếu mắc lò xo đó với vật nặng m2 thì chu kỳ dao động là T2 = 2,4 (s). Chu kỳ dao động khi ghép m1 và m2 với lò xo nói trên: A. T = 2,5 (s). B. T = 2,8 (s). C. T = 3,6 (s). D. T = 3 (s). Câu 34: Một con lắc lò xo gồm một lò xo khối lượng không đáng kể, một đầu cố định và một đầu gắn với một viên bi nhỏ, dao động điều hòa theo phương ngang. Lực đàn hồi của lò xo tác dụng lên viên bi luôn hướng A. theo chiều chuyển động của viên bi. B. theo chiều âm qui ước. C. về vị trí cân bằng của viên bi. D. theo chiều dương qui ước. Câu 35: Một lò xo có độ cứng ban đầu là k, quả cầu khối lượng m. Khi giảm độ cứng 3 lần và tăng khối lượng vật lên 2 lần thì chu kỳ mới A. tăng lần B. giảm lần C. không đổi D. giảm lần Câu 36: Trong dao động điều hòa của một con lắc lò xo, nếu tăng khối lượng của vật nặng thêm 50% thì chu kỳ dao động của con lắc A. tăng 3/2 lần. B. giảm lần. C. tăng lần. D. giảm lần. Câu 37: Trong dao động điều hòa của một con lắc lò xo, nếu giảm khối lượng của vật nặng 20% thì số lần dao động của con lắc trong một đơn vị thời gian A. tăng lần. B. giảm lần. C. tăng lần. D. giảm lần. Câu 38: Một con lắc lò xo dao động điều hoà có A. chu kỳ tỉ lệ với khối lượng vật. B. chu kỳ tỉ lệ với căn bậc hai của khối lượng vật. C. chu kỳ tỉ lệ với độ cứng lò xo. D. chu kỳ tỉ lệ với căn bậc 2 của độ cứng của lò xo. Câu 39: Lần lượt treo hai vật m1 và m2 vào một lò xo có độ cứng k = 40 N/m và kích thích chúng dao động. Trong cùng một khoảng thời gian nhất định, m1 thực hiện 20 dao động và m2 thực hiện 10 dao động. Nếu treo cả hai vật vào lò xo thì chu kỳ dao động của hệ bằng T = π/2 (s). Khối lượng m 1 và m2 lần lượt bằng bao nhiêu A. m1 = 0,5 kg ; m2 = 1 kg B. m1 = 0,5 kg ; m2 = 2 kg C. m1 = 1 kg ; m2 = 1 kg D. m1 = 1 kg ; m2 = 2 kg Câu 40: Con lắc lò xo có tần số là f = 2 Hz, khối lượng m = 100 (g), (lấy π2 = 10 ). Độ cứng của lò xo là: A. k = 16 N/m B. k = 100 N/m C. k = 160 N/m D. k = 200 N/m Các dạng chuyển động của con lắc lò xo: Câu 41: Một con lắc lò xo gồm quả cầu có khối lượng m = 100 (g) dao động điều hòa theo phương ngang với phương trình x = 2sin(10πt + π/6) cm. Độ lớn lực phục hồi cực đại là A. 4 N B. 6 N C. 2 N D. 1 N Câu 42: Một con lắc lò xo gồm quả cầu có khối lượng m = 200 (g) dao động điều hòa theo phương ngang với phương trình x = 4cos(4πt + π/3) cm. Lấy π2 = 10, độ lớn lực phục hồi tại thời điểm t = 1 (s) là A. Fhp = 1,2 N B. Fhp = 0,6 N C. Fhp = 0,32 N D. Fhp = 0,64 N Câu 43: Một con lắc lò xo dao động với biên độ A = 8 cm, chu kỳ T = 0,5 (s), khối lượng quả nặng m = 0,4 kg. Lực hồi phục cực đại là A. Fhp.max = 4 N B. Fhp.max = 5,12 N C. Fhp.max = 5 N D. Fhp.max = 0,512 N Câu 44: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng ở nơi có gia tốc trọng trường là g. Khi cân bằng lò xo dãn một đoạn ∆ℓ0. Tần số góc dao động của con lắc được xác định bằng công thức A. g l0∆ =ω B. 0 2 l g ∆ = πω C. g l0 2 1 ∆ = π ω D. 0l g ∆ =ω Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 41 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Câu 45: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng ở nơi có gia tốc trọng trường là g. Khi cân bằng lò xo dãn một đoạn ∆ℓ0. Chu kỳ dao động của con lắc được xác định bằng công thức A. g l T 0 2 ∆ = π B. 02 1 l g T ∆ = π C. g l T 0 2 1 ∆ = π D. 0 2 l g T ∆ = π Câu 46: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng dao động điều hòa. Vật nặng có khối lượng m = 100 (g), lò xo có độ cứng k = 50 N/m. Lấy g = 10 m/s2 , tại vị trí cân bằng lò xo biến dạng một đoạn là A. ∆ℓo = 5 cm B. ∆ℓo = 0,5 cm C. ∆ℓo = 2 cm D. ∆ℓo = 2 mm Câu 47: Một con lắc lò xo dao động thẳng đứng. Vật có khối lượng m = 0,2 kg. Trong 20 (s) con lắc thực hiện được 50 dao động. Độ dãn của lò xo tại vị trí cân bằng là (lấy g = 10 m/s2 ) A. ∆ℓo = 6 cm B. ∆ℓo = 2 cm C. ∆ℓo = 5 cm D. ∆ℓo = 4 cm Câu 48: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng ở nơi có gia tốc trọng trường là g. Khi cân bằng lò xo dãn một đoạn. Tần số dao động của con lắc được xác định bằng công thức: A. g l f 0 2 ∆ = π B. 02 1 l g f ∆ = π C. g l f 0 2 1 ∆ = π D. 0 2 l g f ∆ = π Câu 49: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng dao động điều hòa. Chiều dài tự nhiên của lò xo là ℓo = 30 cm, vật nặng có khối lượng m = 200 (g), lò xo có độ cứng k = 50 N/m. Lấy g = 10 m/s2 , chiều dài lò xo tại vị trí cân bằng là A. ℓcb = 32 cm B. ℓcb = 34 cm C. ℓcb = 35 cm D. ℓcb = 33 cm Câu 50: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng dao động điều hòa. Vật nặng có khối lượng m = 500 (g), lò xo có độ cứng k = 100 N/m. Lấy g = 10 m/s2 , chu kỳ dao động của vật là A. T = 0,5 (s). B. T = 0,54 (s). C. T = 0,4 (s). D. T = 0,44 (s). Câu 51: Một vật khối lượng m = 200 (g) được treo vào lò xo nhẹ có độ cứng k = 80 N/m. Từ vị trí cân bằng, người ta kéo vật xuống một đoạn 4 cm rồi thả nhẹ. Khi qua vị trí cân bằng vật có tốc độ là A. v = 40 cm/s. B. v = 60 cm/s. C. v = 80 cm/s. D. v = 100 cm/s. Câu 52: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng. Người ta kích thích cho quả nặng dao động điều hoà theo phương thẳng đứng xung quanh vị trí cân bằng. Biết thời gian quả nặng đi từ vị trí thấp nhất đến vị trí cao nhất cách nhau 10 cm là π/5 (s). Tốc độ khi vật qua vị trí cân bằng là A. v = 50 cm/s B. v = 25 cm/s C. v = 50 cm/s D. v = 25 cm/s Câu 53: Một con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương thẳng đứng. Chiều dài tự nhiên của lò xo là ℓo = 30 cm, trong khi vật dao động, chiều dài lò xo biến thiên từ 32 cm đến 38 cm. Độ biến dạng của lò xo tại vị trí cân bằng là A. ∆ℓo = 6 cm B. ∆ℓo = 4 cm C. ∆ℓo = 5 cm D. ∆ℓo = 3 cm Câu 54: Một con lắc lò xo dao động thẳng đứng, chiều dài tự nhiên của lò xo là ℓo = 40 cm, vật có khối lượng m = 0,2 kg. Trong 20 (s) con lắc thực hiện được 50 dao động. Chiều dài của lò xo tại vị trí cân bằng là (lấy g = 10 m/s2 ) A. ℓcb = 46 cm B. ℓcb = 42 cm C. ℓcb = 45 cm D. ℓcb = 44 cm Câu 55: Một con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương thẳng đứng. Chiều dài tự nhiên của lò xo là ℓo = 30 cm, trong quá trình dao động, chiều dài của lò xo biến thiên từ 34 cm đến 44 cm. Chiều dài lò xo tại vị trí cân bằng là A. ℓcb = 36 cm B. ℓcb = 39 cm C. ℓcb = 38 cm D. ℓcb = 40 cm Câu 56: Một con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương thẳng đứng. Chiều dài tự nhiên của lò xo là ℓo = 30 cm, còn trong khi dao động chiều dài biến thiên từ 32 cm đến 38 cm. Lấy g = 10m/s2 , tốc độ cực đại của vật nặng là: A. vmax = 60 (cm/s). B. vmax = 30 (cm/s). C. vmax = 30 (cm/s). D. vmax = 60 (cm/s). Câu 57: Một lò xo có chiều dài tự nhiên 20 cm được treo thẳng đứng. Khi mang vật có khối lượng 200 (g) thì lò xo có chiều dài 24 cm. Lấy g = 10 m/s2 . Chu kỳ dao động riêng của con lắc lò xo này là A. T = 0,397(s). B. T = 1 (s). C. T = 2 (s). D. T = 1,414 (s). Câu 58: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng dao động điều hòa. Vật nặng có khối lượng m = 250 (g), lò Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 42 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng xo có độ cứng k = 100 N/m. Lấy g = 10 m/s2 , chu kỳ dao động của vật là A. T = 0,2π (s). B. T = 0,1π (s). C. T = 2π (s). D. T = π (s). Câu 59: Con lắc lò xo treo thẳng đứng dao động điều hòa với biên độ A. Lực đàn hồi của lò xo có giá trị lớn nhất khi A. vật ở điểm biên dương (x = A). B. vật ở điểm biên âm (x = –A). C. vật ở vị trí thấp nhất. D. vật ở vị trí cân bằng. Câu 60: Quả nặng có khối lượng m gắn vào đầu dưới lò xo có độ cứng k, đầu trên lò xo treo vào giá cố định. Kích thích để quả nặng dao động điều hoà theo phương thẳng đứng xung quanh vị trí cân bằng. Tốc độ cực đại khi quả nặng dao động là vo. Biên độ dao động A và khoảng thời gian t quả nặng chuyển động từ cân bằng ra biên là A. k m t k m vA 2 ,0 π =∆= B. k m t m k vA 2 ,0 π =∆= C. k m t m k vA π=∆= ,0 D. k m t k m vA 4 ,0 π =∆= Câu 61: Con lắc lò xo treo thẳng đứng, dao động điều hòa với phương trình x = 2cos(20t) cm. Chiều dài tự nhiên của lò xo là ℓo = 30 cm, lấy g = 10m/s2 . Chiều dài của lò xo tại vị trí cân bằng là A. ℓcb = 32 cm B. ℓcb = 33 cm C. ℓcb = 32,5 cm D. ℓcb = 35 cm CÁC DẠNG TOÁN CƠ BẢN VỀ CON LẮC LÒ XO - P2 DẠNG 1: VIẾT PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LÒ XO Ví dụ 1. Một con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương ngang với chu kì T = 2 (s). Vật qua VTCB với vận tốc vo = 31,4 cm/s. Biết vật nặng của con lắc có khối lượng m = 1 kg. a) Viết phương trình dao động của con lắc, chọn t = 0 lúc vật qua VTCB theo chiều dương. Ta có: T = 2 (s)  ω = 2π/T = 2π/2 = π (rad/s). Khi vật qua VTCB thì tốc độ của vật đạt cực đại, khi đó v max = ωA ≈ 10π (cm/s)  A = v max/ω = 10π/π = 10 (cm). Tại t = 0, vật qua VTCB theo chiều dương    > = 0 0 0 0 v x ⇔    >− = 0sin 0cos ϕω ϕ A A ⇔    < = 0sin 0cos ϕ ϕ  ϕ = - Vậy phương trình dao động của vật là x = 10cos(πt – π/2) cm. b) Tính cơ năng toàn phần và động năng của vật khi vật ở li độ x = –8 (cm). ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... c) Tìm vị trí của vật mà tại đó động năng lớn gấp 3 lần thế năng. ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... Ví dụ 2. Một vật có khối lượng m = 400 (g) được treo vào lò xo có hệ số đàn hồi k = 100 N/m, hệ dao động điều hòa. Kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng 2 cm rồi truyền cho nó vận tốc ban đầu vo = 15 π cm/s theo phương thẳng đứng. Lấy π2 = 10. a) Tính chu kỳ, biên độ dao động và vận tốc cực đại của vật. Ta có: ω = m k = 4,0 100 =5π  T = = 0,4 s Áp dụng hệ thức liên hệ ta được 2 2 2 2 2 22 )5( )515( 2 π π ω +=+= v xA = 49 cm  A = 7 cm Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 43 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Tốc độ cực đại của vật là v max = ωA = 7.5π = 35π (cm/s). b) Viết phương trình dao động, chọn gốc thời gian là lúc vật ở vị trí thấp nhất và chiều dương hướng lên. ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... c) Biết chiều dài tự nhiên của lò xo là ℓo = 40 cm, tính chiều dài cực đại, cực tiểu của lò xo trong quá trình vật dao động điều hòa. ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... d) Tính độ lớn lực đàn hồi cực đại, cực tiểu của vật trong quá trình dao động. ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... e) Tại vị trí mà vật có động năng bằng 3 lần thế năng thì độ lớn của lực đàn hổi bằng bao nhiêu? ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... Đáp số: F = 7,5 N và F = 1,5 N. Ví dụ 3. Một lò xo (khối lượng không đáng kể) đầu trên cố định, đầu dưới treo vật có khối lượng 80 (g). Vật nặng dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với tần số f = 4,5 Hz. Trong quá trình dao động độ dài ngắn nhất của lò xo là 40 cm và dài nhất là 56 cm. a) Viết phương trình dao động, chọn gốc toạ độ ở vị trí cân bằng, chiều dương hướng xuống, t = 0 lúc lò xo ngắn nhất. ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... b) Tìm độ dài tự nhiên của lò xo, lấy g = 10 m/s2 . ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... c) Tính vận tốc và gia tốc của vật khi nó ở li độ x = 4 cm. ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... Ví dụ 4. Một lò xo được treo thẳng đứng, đầu trên của lò xo được giữ cố định, đầu dưới của lò xo treo một vật nặng có khối lượng m = 100 (g). Lò xo có độ cứng k = 25 N/m. Kéo vật ra khỏi VTCB theo phương thẳng đứng và hướng xuống dưới một đoạn 2 cm rồi truyền cho nó một vận tốc vo = 10π (cm/s) hướng lên. Chọn gốc thời gian là lúc truyền vận tốc cho vật, gốc toạ độ là VTCB, chiều dương hướng xuống. Lấy g = 10 m/s2 , π2 = 10. a) Viết phương trình dao động của vật nặng. b) Xác định thời điểm mà vật qua vị trí lò xo dãn 2 cm lần đầu tiên. c) Tìm độ lớn lực phục hồi như ở câu b. Hướng dẫn giải: a) Phương trình dao động điều hòa của vật có dạng x = Acos(ωt + φ) cm. Tần số góc của vật là: ω = m k = 1,0 125 =5π Áp dụng hệ thức liên hệ ta được 2 2 2 2 2 22 )5( )310( 2 π π ω +=+= v xA = 16 cm  A = 4 cm Tại t = 0, x = 2 cm và sin φ > 0 (do vận tốc truyền hướng lên trên trong khi chiều dương hướng xuống nên v < 0) Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 44 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Từ đó ta được    < = 0 2 0 0 v x ⇔     <− = 0sin 2 1 cos ϕω ϕ A ⇔     > ±= 0sin 3 ϕ π ϕ  ϕ = Vậy phương trình dao động của vật là x = 4cos(5πt + π/3) cm. b) Độ biến dạng của lò tại vị trí cân bằng ∆ℓ = = 0,04 (m) 4 (cm) , tức là tại VTCB lò xo đã bị dãn 4 (cm). Vậy khi lò xo dãn 2 (cm) thì vật nặng có li độ x = –2 (cm). Vật bắt đầu dao động từ li độ x = 2 (cm) theo chiều âm, để vật lần đầu tiên qua vị trí lò xo dãn 2 (cm) (tức là đi từ x = 2 đến x = –2) thì vật đi hết thời gian T/6. Vậy khi vật ở x = –2 (cm) lần đầu tiên là t = = = s c) Độ lớn lực hồi phục khi vật ở li độ x = –2 (cm) là Fhp = k|x| = 25.0,02 = 0,5 (N). Ví dụ 5. Con lắc lò xo treo thẳng đứng, gồm lò xo độ cứng k = 100 N/m và vật nặng khối lượng m = 100 (g). Kéo vật theo phương thẳng đứng xuống dưới làm lò xo giãn 3 cm, rồi truyền cho nó vận tốc 20π (cm/s) hướng lên. Lấy g = π2 = 10 m/s2 . Trong khoảng thời gian 1/4 chu kỳ, quãng đường vật đi được kể từ lúc bắt đầu chuyển động là bao nhiêu? ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... Đáp số: S = 2 + 2 cm. DẠNG 2: BÀI TOÁN VỀ KHOẢNG THỜI GIAN LÒ XO DÃN, NÉN * Thời gian lò xo nén trong một chu kỳ là  ∆ℓ0 = 2 3A ⇔ 3 2 0l A ∆ = * Thời gian lò xo nén trong một chu kỳ là  ∆ℓ0 = 2 2A ⇔ 02 lA ∆= * Thời gian lò xo nén trong một chu kỳ là  ∆ℓ0 = 2 A ⇔ 02 lA ∆= Ví dụ 1: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm một lò xo nhẹ có độ cứng k = 100N/m có chiều dài tự nhiên ℓo = 60 cm đầu trên cố định. Đầu dưới treo vật m, lò xo dài ℓ1 = 65 cm. Lấy g = π2 = 10 m/s2 . Nâng vật sao cho lò xo có độ dài ℓ2 = 55 cm rồi thả nhẹ cho vật dao động điều hoà. Chọn gốc toạ độ tại vị trí cân bằng, chiều dương hướng thẳng đứng xuống dưới, mốc thời gian lúc thả vật. a) Viết phương trình dao động của vật. b) Xác định giá trị của lực đàn hồi cực đại và cực tiểu trong quá trình vật dao động. c) Tìm thời gian lò xo bị dãn trong một chu kì. ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... Đáp số: a) x = 10cos(10t + π) cm. b) Fmax = 15 N; Fmin = 0 c) ∆t = Ví dụ 2: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng. Kích thích cho con lắc dao động điều hòa theo phương thẳng đứng. Chu kì và biên độ dao động của con lắc lần lượt là 0,4 (s) và 8 cm. Chọn trục x x thẳng đứng chiều dương hướng xuống, gốc tọa độ tại vị trí cân bằng, gốc thời gian t = 0 khi vật qua vị trí cân bằng theo chiều dương. Lấy gia tốc rơi tự do g = 10 m/s2 và π2 = 10. Thời gian ngắn nhất kẻ từ khi t = 0 đến khi lực đàn hồi của lò xo có độ lớn cực tiểu là bao nhiêu? ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 45 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... Đáp số: ∆t = s Ví dụ 3: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm vật có khối lượng 250 (g) và một lò xo nhẹ có độ cứng 100 N/m. Kích thích cho vật dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với biên độ 5 cm. Thời gian lò xo bị nén trong một chu kì là bao nhiêu? ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... Đáp số: ∆t = (s). Ví dụ 4: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm vật có khối lượng 250 (g) và một lò xo nhẹ có độ cứng 100 N/m. Kích thích cho vật dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với biên độ 5 cm. Thời gian lò xo bị giãn trong một chu kì là bao nhiêu? ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... Đáp số: ∆t = (s). Ví dụ 5: Con lắc lò xo treo thẳng đứng m = 250 (g), k = 100 N/m. Kéo vật xuống dưới theo phương thẳng đứng đến vị trí lò xo giãn 7,5 cm rồi thả nhẹ cho vật dao động điều hòa. Chọn gốc tọa độ ở vị trí cân bằng của vật, chiều dương của trục tọa độ hướng lên, gốc thời gian lúc thả vật, g = 10m/s2 . Thời gian từ lúc thả vật đến thời điểm vật đi qua vị trí lò xo không biến dạng lần thứ nhất là bao nhiêu? ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... Đáp số: ∆t = s DẠNG 3: BÀI TOÁN VỀ CẮT - GHÉP LÒ XO Hệ lò xo ghép nối tiếp: + Độ cứng của hệ lò xo: 21 111 kkk += + Chu kỳ, tần số của hệ lò xo:      += += 2 2 2 1 2 2 2 2 1 2 111 fff TTT ⇔      + = += 2 2 2 1 21 2 2 2 1 ff ff f TTT Hệ lò xo ghép song song: + Độ cứng của hệ lò xo: k = k1 + k2. + Chu kỳ, tần số của hệ lò xo:      += += 2 2 2 1 2 2 2 2 1 2 111 fff TTT ⇔      += + = 2 2 2 1 2 2 2 2 1 21 fff TT TT T Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 46 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Cắt lò xo: Độ cứng của các lò xo thành phần k1ℓ1 = k2ℓ2 =k3ℓ3 = k0ℓ0           = = = 3 00 3 2 00 2 1 00 1 l lk k l lk k l lk k Ví dụ 1: Cho lò xo có chiều dài ban đầu ℓ0 = 50 cm , độ cứng k0 = 24 N/m. Cắt lò xo trên thành hai lò xo có chiều dài lần lượt là 20 cm và 30 cm. a) Tính độ cứng của hai lò xo. b) Ghép hai lò xo trên lại với nhau. Tính độ cứng của lò xo hệ: + Ghép nối tiếp. + Ghép song song ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... Ví dụ 2: Có 2 lò xo cùng chiều dài tự nhiên nhưng có các độ cứng là k1, k2. Treo vật nặng lần lượt vào mỗi lò xo thì chu kì dao động lần lượt là: T1 = 0,9 (s); T2 = 1,2 (s). a) Nối hai lò xo thành một lò xo dài gấp đôi. Tính chu kì dao động khi treo vật vào lò xo ghép này. b) Nối hai lò xo ở hai đầu để có một lò xo có cùng chiều dài tự nhiên. Tính chu kì dao động khi treo vật vào lò xo ghép này. ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... Ví dụ 3: Có 2 lò xo cùng chiều dài tự nhiên nhưng có các độ cứng là k1, k2. Treo vật nặng lần lượt vào mỗi lò xo thì chu kì dao động lần lượt là: T1 = 0,6 (s); T2 = 0,8 (s) a) Nối hai lò xo thành một lò xo dài gấp đôi. Tính chu kì dao động khi treo vật vào lò xo ghép này? b) Nối hai lò xo ở hai đầu để có một lò xo có cùng chiều dài tự nhiên. Tính chu kì dao động khi treo vật vào lò xo ghép này? ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... TRẮC NGHIỆM CÁC DẠNG TOÁN CƠ BẢN VỀ CON LẮC LÒ XO - P2 Viết phương trình dao động: Dùng dữ kiện sau trả lời cho câu 1; câu 2 Một con lắc lò xo có khối lượng m = kg dao động điều hòa theo phương nằm ngang. Vận tốc có độ lớn cực đại bằng 0,6 m/s. Chọn gốc thời gian là lúc vật qua vị trí x = 3 cm theo chiều âm và tại đó động năng bằng thế năng. Câu 1: Biên độ và chu kì của dao động có những giá trị nào sau đây? A. A = 6 cm; T = s B. A = 6 cm, T= s C. A = ; T = s D. A = 6 cm, T = s Câu 2: Chọn gốc tọa độ là VTCB. Phương trình dao động của vật có những dạng nào sau đây? A. x = 6cos(10t - π/4) cm. B. x = 6cos(10πt + π/4 ) cm. C. x = cos(10t - π/4) cm D. x = 6cos(10t + π/4) cm. Câu 3: Một vật có khối lượng m = 250 (g) treo vào lò xo có độ cứng k = 25 N/m. Từ VTCB ta truyền cho vật một vận tốc 40 cm/s theo phương của lò xo. Chọn t = 0 khi vật qua VTCB theo chiều âm. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 47 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Phương trình dao động của vật có dạng nào sau đây? A. x = 4cos(10t - π/2) cm B. x = 8cos(10t - π/2) cm C. x = 4cos(10t + π/2) cm D. x = 4cos(10t + π/2) cm Câu 4: Khi treo vật m vào lò xo thì lò xo dãn ra ∆ℓo = 25 cm. Từ VTCB kéo vật xuống theo phương thẳng đứng một đoạn 20 cm rồi buông nhẹ để vật dao động điều hòa. Chọn gốc tọa độ thời gian là lúc vật qua VTCB theo chiều dương hướng xuống. Lấy g = π2 . Phương trình chuyển động của vật có dạng nào sau đây? A. x = 20cos(2πt + π/2) cm B. x = 20cos(2πt - π/2) cm C. x = 10cos(2πt + π/2) cm D. x = 10os(2πt - π/2) cm Câu 5: Một vật có khối lượng m = 400 (g0 được treo vào lò xo có khối lượng không đáng kể, độ cứng k = 40 N/m. Đưa vật đến vị trí lò xo không biến dạng rồi thả nhẹ, vật dao động điều hoà. Chọn gốc tọa độ tại VTCB, chiều dương hướng xuống, gốc thời gian là lúc vật bắt đầu dao động. Phương trình dao động của vật là A. x = 5cos(10t - π) cm. B. x = 10cos(10t - π) cm C. x = 5cos(10t - π/2) cm D. x = 5cos(10t) cm Câu 6: Một con lắc lò xo gồm quả cầu khối lượng m = 100 (g) treo vào một lò xo có độ cứng k = 20 N/m. Kéo quả cầu thẳng đứng xuống dưới vị trí cân bằng một đoạn 2 cm rồi thả cho quả cầu trở về vị trí cân bằng với vận tốc có độ lớn là 0,2 m/s. Chọn gốc thời gian là lúc thả quả cầu trục Ox hướng xuống dưới gốc toạ độ O tại vị trí cân bằng của quả cầu. Cho g = 10 m/s2 . Phương trình dao động của quả cầu có dạng là A. x = 4sin(10t +π/4) cm B. x = 4sin(10t + 2π/3) cm B. x = 4sin(10t + 5π/6) cm D. x = 4sin(10t + π/3) cm Câu 7: Một con lắc lò xo dao động điều hoà với chu kì T = 5 (s). Biết rằng tại thời điểm t = 5 (s) quả lắc có li độ x0 = cm và vận tốc v0 = cm/s. Phương trình dao động của con lắc lò xo là A. x = sin( + ) cm. B. x = sin( - ) cm. C. x = sin( + ) cm. D. x = sin( - ) cm. Câu 8: Một lò xo đầu trên cố định, đầu dưới treo một vật khối lượng m. Vật dao động điều hòa thẳng đứng với tần số f = 4,5 Hz. Trong quá trình dao động, chiều dài lò xo thỏa điều kiện 40 cm ≤ ℓ ≤ 56 cm. Chọn gốc tọa độ ở vị trí cân bằng, chiều dương hướng xuống, gốc thời gian lúc lò xo ngắn nhất. Phương trình dao động của vật là A. x = 8cos(9πt) cm. B. x = 16cos(9πt – π/2) cm. C. x = 8cos(9πt/2 – π/2) cm. D. x = 8cos(9πt + π) cm. Câu 9: Khi treo quả cầu m vào một lò xo thì nó dãn ra 25 cm. Từ vị trí cân bằng kéo quả cầu xuống theo phương thẳng đứng 20 cm rồi buông nhẹ. Chọn to = 0 là lúc vật qua vị trí cân bằng theo chiều dương hướng xuống, lấy g = π2 = 10 m/s2 . Phương trình dao động của vật có dạng A. x = 20cos(2πt) cm. B. x = 20cos(2πt – π/2) cm. C. x = 45cos(πt/5 – π/2) cm. D. x = 45cos(πt/5 + π/2) cm. Một số bài toán về lực, chiều dài lò xo: Câu 10: Con lắc lò xo treo vào giá cố định, khối lượng vật nặng là m = 100 (g). Con lắc dao động điều hoà theo phương trình x = cos(10t) cm . Lấy g = 10 m/s2 . Lực đàn hồi cực đại tác dụng lên giá treo có giá trị là A. Fmax = 1,5 N. B. Fmax = 1 N. C. Fmax =0,5 N. D. Fmax = 2 N. Câu 11: Con lắc lò xo treo vào giá cố định, khối lượng vật nặng là m = 100 (g). Con lắc dao động điều hoà theo phương trình x = cos(10t) cm . Lấy g = 10 m/s2 . Lực đàn hồi cực tiểu tác dụng lên giá treo có giá trị là A. Fmin = 1,5 N. B. Fmin = 0 N. C. Fmin = 0,5 N. D. Fmin = 1 N. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 48 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Câu 12: Con lắc lò xo treo thẳng đứng. Lò xo có độ cứng k = 80N/m, quả nặng có khối lượng m = 320 (g). Người ta kích thích để cho quả nặng dao động điều hoà theo phương thẳng đứng xung quanh vị trí cân bằng với biên độ A = 6 cm. Lấy g = 10 m/s2 . Lực đàn hồi lớn nhất và nhỏ nhất của lò xo trong quá trình quả nặng dao động là A. Fmax = 80 N, Fmin = 16 N. B. Fmax = 8 N, Fmin = 0 N. C. Fmax = 8 N, Fmin = 1,6 N. D. Fmax = 800 N, Fmin = 160 N. Câu 13: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng, đầu trên cố định, đầu dưới treo một vật có khối lượng m = 100 g. Kéo vật xuống dưới vị trí cân bằng theo phương thẳng đứng rồi buông nhẹ. Vật dao động theo phương trình x = 5cos(4πt) cm. Chọn gốc thời gian là lúc buông vật, lấy g = 10 m/s2 . Lực dùng để kéo vật trước khi vật dao động có độ lớn A. F = 1,6 N. B. F = 6,4 N. C. F = 0,8 N. D. F = 3,2 N. Câu 14: Một vật khối lượng m = 1 kg dao động điều hòa với phương trình x = 10cos(πt – π/2) cm. Lấy π2 = 10. Lực kéo về tác dụng lên vật vào thời điểm t = 0,5 (s) là A. F = 2 N B. F = 1 N C. F = 0,5 N D. F = 0 N Câu 15: Một con lắc lò xo dao động điều hoà theo phương thẳng đứng, lò xo có khối lượng không đáng kể và có độ cứng k = 40 N/m, vật nặng có khối lượng m = 200 (g). Kéo vật từ vị trí cân bằng hướng xuống dưới một đoạn 5 cm rồi buông nhẹ cho vật dao động. Lấy g = 10 m/s2 . Giá trị cực đại, cực tiểu của lực đàn hồi nhận giá trị nào sau đây? A. Fmax = 4 N; Fmin = 2 N. B. Fmax = 4 N; Fmin = 0 N. C. Fmax = 2 N; Fmin = 0 N. D. Fmax = 2 N; Fmin = 1,2 N. Câu 16: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng, đầu trên cố định, đầu dưới treo vật m = 100 (g). Kéo vật xuống dưới vị trí cân bằng theo phương thẳng đứng một đoạn rồi buông nhẹ. Vật dao động với phương trình x = 5cos(4πt) cm. Chọn gốc thời gian là lúc buông vật, lấy g = π2 = 10 m/s2 . Lực dùng để kéo vật trước khi dao động có cường độ A. F = 0,8 N B. F = 1,6 N C. F = 3,2 N D. F = 6,4 N Câu 17: Một lò xo treo thẳng đứng, đầu trên cố định, đầu dưới có vật m = 100 (g), độ cứng k = 25 N/m, lấy g = π2 = 10 m/s2 . Chọn trục Ox thẳng đứng, chiều dương hướng xuống. Vật dao động với phương trình x = 4cos(5πt + π/3) cm. Lực hồi phục ở thời điểm lò xo bị dãn 2 cm có cường độ A. Fhp = 1 N. B. Fhp = 0,5 N. C. Fhp = 0,25 N. D. Fhp = 0,1 N. Câu 18: Một con lắc lò xo gồm vật nặng khối lượng m = 100 (g) và lò xo có độ cứng k = 40 N/m treo thẳng đứng. Cho con lắc dao động với biên độ A = 3 cm. Lấy g = 10 m/s2 . Lực cực đại tác dụng vào điểm treo là A. Fmax = 2,2 N. B. Fmax = 0,2 N C. Fmax = 0,1 N. D. Fmax = 2 N. Câu 19: Một con lắc lò xo gồm vật nặng khối lượng 100 (g) và lò xo có độ cứng 40 N/m treo thẳng đứng. Vật dao động điều hòa với biên độ A = 2 cm. Lấy g = 10 m/s2 . Lực cực tiểu tác dụng vào điểm treo là: A. Fmin = 1 N. B. Fmin = 0,2 N. C. Fmin = 0 N. D. Fmin = 1,2 N. Câu 20: Một con lắc lò xo gồm vật nặng khối lượng 100 (g) và lò xo có độ cứng 40 N/m treo thẳng đứng. Vật dao động điều hòa với biên độ 2,5 cm. Lấy g = 10 m/s2 . Lực cực tiểu tác dụng vào điểm treo là: A. Fmin = 1 N. B. Fmin = 0,5 N. C. Fmin = 0 N. D. Fmin = 0,75 N. Câu 21: Một lò xo độ cứng k, treo thẳng đứng, chiều dài tự nhiên ℓ0 = 20 cm. Khi cân bằng chiều dài lò xo là 22 cm. Kích thích cho quả cầu dao động điều hòa với phương trình x = 2sin(10t) cm . Lấy g = 10 m/s2 . Trong quá trình dao động, lực cực đại tác dụng vào điểm treo có cường độ 2 N. Khối lượng quả cầu là A. m = 0,4 kg. B. m = 0,1 kg. C. m = 0,2 kg. D. m = 10 (g). Câu 22: Con lắc lò xo treo thẳng đứng, dao động điều hòa với phương trình x = 2cos(20t) cm. Chiều dài tự nhiên của lò xo là ℓo = 30 cm, lấy g = 10 m/s2 . Chiều dài nhỏ nhất và lớn nhất của lò xo trong quá trình dao động là Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 49 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng A. ℓmax = 28,5 cm và ℓmin = 33 cm B. ℓmax = 31 cm và ℓmin =36 cm C. ℓmax = 30,5 cm và ℓmin = 34,5 cm D. ℓmax = 32 cm và ℓmin =34 cm Câu 23: Một lò xo chiều dài tự nhiên ℓo = 40 cm treo thẳng đứng, đầu dưới có 1 vật khối lượng m. Khi cân bằng lò xo dãn 10 cm. Chọn trục Ox thẳng đứng, chiều dương hướng xuống, gốc tọa độ tại vị trí cân bằng. Kích thích cho quả cầu dao động điều hòa với phương trình x = 2sin(ωt + π/2) cm. Chiều dài lò xo khi quả cầu dao động được nửa chu kỳ kể từ lúc bắt đầu dao động là A. ℓ = 50 cm. B. ℓ = 40 cm. C. ℓ = 42 cm. D. ℓ = 48 cm. Câu 24: Một lò xo khối lượng không đáng kể, chiều dài tự nhiên ℓo = 125 cm treo thẳng đứng, đầu dưới có quả cầu m. Chọn gốc tọa độ ở vị trí cân bằng, trục Ox thẳng đứng, chiều dương hướng xuống. Vật dao động với phương trình x = 10sin(2πt – π/6) cm. Lấy g = 10 m/s2 . Chiều dài lò xo ở thời điểm to = 0 là A. ℓ = 150 cm. B. ℓ = 145 cm. C. ℓ = 135 cm. D. ℓ = 115 cm. Câu 25: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng và dao động điều hòa với tần số f = 4,5 Hz. Trong quá trình dao động chiều dài lò xo biến thiên từ 40 cm đến 56 cm. Lấy g = 10 m/s2 . Chiều dài tự nhiên của nó là A. ℓo = 48 cm. B. ℓo = 46,8 cm. C. ℓo = 42 cm. D. ℓo = 40 cm. Câu 26: Một lò xo chiều dài tự nhiên ℓo = 40 cm treo thẳng đứng, đầu dưới có một vật khối lượng m. Khi vật ở vị trí cân bằng thì lò xo dãn ra 10 cm. Chọn trục Ox thẳng đứng, chiều dương hướng xuống, gốc tọa độ tại vị trí cân bằng. Kích thích cho quả cầu dao động với phương trình x = 2cos(ωt) cm. Chiều dài của lò xo khi quả cầu dao động được nửa chu kỳ kể từ lúc bắt đầu dao động là A. ℓ = 50 cm. B. ℓ = 40 cm. C. ℓ = 42 cm. D. ℓ = 48 cm. Câu 27: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng. Tại VTCB lò xo giãn ℓo = 5 cm. Kích thích cho vật dao động điều hoà. Trong quá trình dao động lực đàn hồi cực đại gấp 4 lần lực đàn hồi cực tiểu của lò xo. Biên độ dao động là: A. A = 2 cm B. A = 3 cm C. A = 2,5 cm D. A = 4 cm Câu 28: Một con lắc lò xo gồm vật khối lượng m = 1 kg gắn với lò xo độ cứng k = 100 N/m có thể dao động trên mặt phẳng nằm ngang không ma sát. Kéo vật dịch khỏi vị trí cân bằng một đoạn 10 cm theo phương trục lò xo và truyền cho vật tốc độ v = 1 m/s hướng về vị trí cân bằng. Vật sẽ dao động với biên độ A. A = 15 cm. B. A = 10 cm. C. A = 14,14 cm. D. A = 16 cm. Câu 29: Một con lắc lò xo có k = 100 N/m, quả nặng có khối lượng m = 1 kg. Vật dao động điều hòa với biên độ dao động A = 10 cm. Khi đi vật có tốc độ v = 80 cm/s thì nó cách VTCB một đoạn là A. 10 cm. B. 5 cm C. 4 cm D. 6 cm Câu 30: Một con lắc lò xo có k = 20 N/m và m = 0,2 kg dao động điều hòa. Tại thời điểm t, vận tốc và gia tốc của viên bi lần lượt là 20 cm/s và 2 (m/s2 ). Biên độ dao động của vật là A. 4 cm. B. 16 cm. C. 4 cm D. 10 cm Câu 31: Một vật m = 1,6 kg dao động điều hòa với phương trình x = 4sin(ωt) cm. Lấy gốc tọa độ tại vị trí cân bằng. Trong khoảng thời gian π/30 (s) đầu tiên kể từ thời điểm to = 0, vật đi được 2 cm. Độ cứng của lò xo là A. k = 30 N/m B. k = 40 N/m C. k = 50 N/m D. k = 6 N/m Câu 32: Một con lắc lò xo dao động điều hòa theo thẳng đứng với biên độ A = 10 cm. Tỉ số giữa lực cực đại và cực tiểu tác dụng vào điểm treo trong quá trình dao động là 7/3. Lấy g = π2 = 10 m/s2 . Tần số dao động là A. f = 1 Hz. B. f = 0,5 Hz. B. f = 0,25 Hz. D. f = 0,75 Hz. Câu 33: Một con lắc lò xo dao động điều hòa theo thẳng đứng với biên độ A = 10 cm. Tỉ số giữa lực cực đại và cực tiểu tác dụng vào điểm treo trong quá trình dao động là 7/3. Lấy g = π2 = 10 m/s2 . Độ biến dạng của lò xo tại VTCB là ∆ℓ0 A. ∆ℓ0 = 2,5 cm. B. ∆ℓ0 = 25 cm. B. ∆ℓ0 = 5 cm. D. ∆ℓ0 = 4 cm. Bài toán lò xo dãn, nén: Câu 34: Con lắc lò xo treo thẳng đứng, tại vị trí cân bằng lò xo dãn ∆ℓo. Kích thích để quả nặng dao Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 50 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng động điều hoà theo phương thẳng đứng với chu kỳ T. Thời gian lò xo bị giãn trong một chu kỳ là 2T/3. Biên độ dao động của vật là: A. 0 2 3 lA ∆= B. 02 lA ∆= C. A = 2∆ℓo D. A = 1,5∆ℓo Câu 35: Con lắc lò xo treo thẳng đứng, tại vị trí cân bằng lò xo dãn ∆ℓo. Kích thích để quả nặng dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với chu kỳ T. Khoảng thời gian lò xo bị nén trong một chu kỳ là T/4. Biên độ dao động của vật là: A. 0 2 3 lA ∆= B. 02 lA ∆= C. A = 2∆ℓo D. A = 1,5∆ℓo Câu 36: Con lắc lò xo treo thẳng đứng, tại vị trí cân bằng lò xo dãn ∆ℓ0. Kích thích để quả nặng dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với chu kỳ T. Thời gian lò xo bị nén trong một chu kỳ là T/3. Biên độ dao động của vật là: A. 0 2 3 lA ∆= B. 02 lA ∆= C. A = 2∆ℓo D. A = 1,5∆ℓo Câu 37: Một con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương thẳng đứng với chu kỳ T. Xét trong một chu kỳ dao động thì thời gian độ lớn gia tốc a của vật nhỏ hơn gia tốc rơi tự do g là T/3. Biên độ dao động A của vật nặng tính theo độ dãn ∆ℓo của lò xo khi vật nặng ở VTCB là A. A = 2∆ℓo B. A = ∆ℓo/2 C. A = ℓo D. A = ℓo Câu 38: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng, đầu dưới có vật m. Chọn gốc tọa độ ở vị trí cân bằng, trục Ox thẳng đứng, chiều dương hướng lên. Kích thích quả cầu dao động với phương trình x = 5cos(20t + π) cm. Lấy g = 10 m/s2 . Khoảng thời gian vật đi từ lúc to = 0 đến vị trí lò xo không biến dạng lần thứ nhất là A. ∆t = π/30 (s). B. ∆t = π/15 (s). C. ∆t = π/10 (s). D. ∆t = π/5 (s). Câu 39: Một con lắc lò xo thẳng đứng, khi treo vật lò xo giãn 4 cm. Kích thích cho vật dao động theo phương thẳng đứng với biên độ 8 cm, trong một chu kỳ dao động T khoảng thời gian lò xo bị nén là A. ∆t = T/4. B. ∆t = T/2. C. ∆t = T/6. D. ∆t = T/3. Câu 40: Con lắc lò xo dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với phương trình x = 5cos(20t + π/3) cm. Lấy g = 10m/s2 . Khoảng thời gian lò xo bị giãn trong một chu kỳ là A. ∆t = π/15 (s). B. ∆t = π/30 (s). C. t = π/24 (s). D. t = π/12 (s). Câu 41: Con lắc lò xo treo thẳng đứng, độ cứng k = 80 N/m, vật nặng khối lượng m = 200 (g) dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với biên độ A = 5 cm, lấy g = 10 m/s2 . Trong một chu kỳ T, khoảng thời gian lò xo nén là A. ∆t = π/15 (s). B. ∆t = π/30 (s). C. ∆t = π/24 (s). D. ∆t = π/12 (s). Câu 42: Một lò xo treo thẳng đứng, đầu trên cố định, đầu dưới có vật m = 100 (g), độ cứng k = 25 N/m, lấy g = π2 = 10 m/s2 . Chọn trục Ox thẳng đứng, chiều dương hướng xuống. Vật dao động với phương trình x = 4cos(5πt + π/3) cm. Thời điểm lúc vật qua vị trí lò xo bị dãn 2 cm lần đầu tiên là A. ∆t = 1/30 (s). B. ∆t = 1/25 (s) C. ∆t = 1/15 (s). D. ∆t = 1/5 (s). Câu 43: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng. Kích thích cho con lắc dao động điều hòa theo phương thẳng đứng. Chu kỳ và biên độ dao động của con lắc lần lượt là 0,4 (s) và 8 cm. Chọn trục x x thẳng đứng chiều dương hướng xuống, gốc toạ độ tại vị trí cân bằng, gốc thời gian t = 0 khi vật qua vị trí cân bằng theo chiều dương. Lấy gia tốc rơi tự do g = 10 m/s2 và π2 = 10. Thời gian ngắn nhất kể từ khi t = 0 đến khi lực đàn hồi của lò xo có độ lớn cực tiểu là A. tmin = 7/30 (s). B. tmin = 3/10 (s). C. tmin = 4 /15 (s). D. tmin = 1/30 (s). Câu 44: Một con lắc lò xo thẳng đứng gồm vật nặng có khối lượng 100 (g) và một lò xo nhẹ có độ cứng k = 100 N/m. Kéo vật xuống dưới theo phương thẳng đứng đến vị trí lò xo dãn 4 cm rồi truyền cho nó một vận tốc 40π (cm/s) theo phương thẳng đứng từ dưới lên. Coi vật dao động điều hoà theo phương thẳng đứng. Thời gian ngắn nhất để vật chuyển động từ vị trí thấp nhất đến vị trí lò xo bị nén 1,5 cm là A. tmin = 0,2 (s). B. tmin = 1/15 (s). C. tmin = 1/10 (s). D. tmin = 1/20 (s). Câu 45: Một lò xo có độ cứng k = 80 N/m, một đầu gắn vào giá cố định, đầu còn lại gắn với một quả cầu nhỏ có khối lượng m = 800 (g). Người ta kích thích bi dao động điều hoà bằng cách kéo quả cầu Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 51 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng xuống dưới vị trí cân bằng theo phương thẳng đứng đến vị trí cách vị trí cân bằng 10 cm rồi thả nhẹ. Khoảng thời gian quả cầu đi từ vị trí thấp nhất đến vị trí mà tại đó lò xo không biến dạng là (lấy g = 10m/s2 ) A. t = 0,1π (s). B. t = 0,2π (s). C. t = 0,2 (s). D. t = 0,1 (s). Cắt ghép lò xo, tăng giảm khối lượng: Câu 46: Một lò xo có độ cứng k = 96 N/m, lần lượt treo hai quả cầu khối lượng m1, m2 vào lò xo và kích thích cho chúng dao động thì thấy trong cùng một khoảng thời gian m1 thực hiện được 10 dao động, m2 thực hiện được 5 dao động. Nếu treo cả hai quả cầu vào lò xo thì chu kỳ dao động của hệ là T = π/2 (s). Giá trị của m1, m2 lần lượt là A. m1 = 1 kg; m2 = 4 kg. B. m1 = 4,8 kg; m2 = 1,2 kg. C. m1 = 1,2 kg; m2 = 4,8 kg. D. m1 = 2 kg; m2 = 3 kg. Câu 47: Một lò xo có độ cứng k = 80 N/m. Trong cùng khoảng thời gian như nhau, nếu treo quả cầu khối lượng m1 thì nó thực hiện 10 dao động, thay bằng quả cầu khối lượng m2 thì số dao động giảm phân nửa. Khi treo cả m1 và m2 thì tần số dao động là f = 2/π (Hz). Giá trị của m1 và m2 là A. m1 = 4 kg; m2 = 1 kg. B. m1 = 1 kg; m2 = 4 kg. C. m1 = 2 kg; m2 = 8 kg. D. m1 = 8 kg; m2 = 2 kg. Câu 48: Một lò xo khối lượng không đáng kể, treo vào một điểm cố định, có chiều dài tự nhiên ℓ0. Khi treo vật có khối lượng m1 = 0,1 kg thì lò xo dài ℓ1 = 31 cm. Treo thêm một vật có khối lượng m2 = 100 (g) thì độ dài mới của lò xo là ℓ2 = 32 cm. Độ cứng k và ℓo là A. k = 100 N/m và ℓo = 30 cm. B. k = 100 N/m và ℓo = 29 cm. C. k = 50 N/m và ℓo = 30 cm. D. k = 150 N/m và ℓo = 29 cm. Câu 49: Một vật khối lượng m = 2 kg khi mắc vào hai lò xo độ cứng k1 và k2 ghép song song thì dao động với chu kỳ T = 2π/3 (s). Nếu đem nó mắc vào 2 lò xo nói trên ghép nối tiếp thì chu kỳ lúc này là T’ = . Độ cứng k1 và k2 có giá trị là A. k1 = 12 N/m; k2 = 6 N/m. B. k1 = 18 N/m; k2 = 5 N/m. C. k1 = 6 N/m; k2 = 2 N/m. D. k1 = 18 N/m; k2 = 6 N/m. Câu 50:Một vật nặng khi treo vào một lò xo có độ cứng k1 thì nó dao động với tần số f1, khi treo vào lò xo có độ cứng k2 thì nó dao động với tần số f2. Dùng hai lò xo trên mắc song song với nhau rồi treo vật nặng vào thì vật sẽ dao động với tần số bao nhiêu? A. 2 2 2 1 fff += B. 21 21 ff ff f + = C. 2 2 2 1 fff −= D. 21 21 . ff ff f = Câu 51: Một lò xo khối lượng không đáng kể, có chiều dài tự nhiên ℓo, độ cứng k treo vào một điểm cố định. Nếu treo vật m1 = 500 (g) thì nó dài thêm 2 cm. Thay bằng vật m2 = 100 (g) thì nó dài 20,4 cm. Lấy g = 10 m/s2 , giá trị của ℓo và k là A. ℓo = 20 cm; k = 200 N/m. B. ℓo = 20 cm; k = 250 N/m. C. ℓo = 25 cm; k = 150 N/m. D. ℓo = 15 cm; k = 250 N/m. Câu 52: Hai lò xo có cùng chiều dài tự nhiên. Khi treo vật m = 200 (g) bằng lò xo k1 thì nó dao động với chu kỳ T1 = 0,3 (s). Thay bằng lò xo k2 thì chu kỳ là T2 = 0,4 (s). Mắc hai lò xo nối tiếp và muốn chu kỳ mới bây giờ là trung bình cộng của T1 và T2 thì phải treo vào phía dưới một vật khối lượng m bằng A. 100 (g). B. 98 (g). C. 96 (g). D. 400 (g). Câu 53: Hai lò xo có cùng chiều dài tự nhiên. Khi treo vật m = 200 (g) bằng lò xo k1 thì nó dao động với chu kỳ T1 = 0,3 (s). Thay bằng lò xo k2 thì chu kỳ là T2 = 0,4 (s). Nối hai lò xo với nhau bằng cả hai đầu để được một lò xo có cùng độ dài rồi treo vật m vào phía dưới thì chu kỳ dao động là A. T = 0,24 (s). B. T = 0,5 (s). C. T = 0,35 (s). D. T = 0,7 (s). Câu 54: Cho hai lò xo giống nhau có cùng độ cứng k = 10 N/m. Ghép hai lò xo song song nhau rồi treo vật nặng có khối lượng m = 200 (g). Lấy π2 = 10. Chu kì dao động của hệ lò xo là A. 2 (s). B. 1 (s). C. π/5 (s). D. 2/π (s). Câu 55: Cho hai lò xo giống nhau có cùng độ cứng k = 30 N/m. Ghép hai lò xo nối tiếp nhau rồi treo Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 52 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng vật nặng có khối lượng m = 150 (g). Lấy π2 = 10. Chu kì dao động của hệ lò xo là A. 2/π (s). B. π/5 (s). C. 2π (s). D. 4π (s). Câu 56: Một lò xo có độ dài tự nhiên ℓo, độ cứng ko = 40 N/m, được cắt thành 2 đoạn có chiều dài tự nhiên ℓ1 = 5 0l và ℓ2 = 5 4 0l . Giữa hai lò xo được mắc một vật nặng có khối lượng m = 100 (g). Hai đầu còn lại của chúng gắn vào hai điểm cố định. Chu kì dao động điều hoà của hệ là A. (s). B. 0,2 (s). C. 2 (s). D. 4 (s). Câu 57: Một lò xo độ cứng k. Cắt lò xo làm 2 nửa đều nhau. Độ cứng của hai lò xo mới là A. 1k. B. 1,5k. C. 2k. D. 3k. Câu 58: Hai lò xo cùng chiều dài, độ cứng khác nhau k1, k2 ghép song song. Khối lượng của vật được treo ở vị trí thích hợp để các sức căng luôn thẳng đứng. Độ cứng của lò xo tương đương là A. 2k1 + k2. B. k1/k2. C. k1 + k2. D. k1.k2. BÀI GIẢNG MỞ ĐẦU VỀ CON LẮC ĐƠN DẠNG 1: CHU KỲ, TẦN SỐ CỦA CON LẮC ĐƠN Tần số góc dao động của con lắc ω = l g  ℓ = 2 ω g Từ đó, chu kỳ và tần số dao động của con lắc là        === == l g T f g l T ππ ω π ω π 2 1 2 1 2 2 Trong cùng một khoảng thời gian ∆t mà con lắc thực hiện được N1 dao động, khi tăng hoặc giảm chiều dài con lắc một đoạn ∆ℓ thì con lắc thực hiện được N2 dao động. Khi đó ta có hệ thức        ∆±= = ==∆ lll l l T T TNTNt 12 1 2 1 2 2211 ⇔      ∆±= = lll N N l l 12 2 1 1 2       ∆±=       = lll N N l l 12 2 2 1 1 2 Từ đó ta có thể tính được chiều dài con lắc ban đầu và sau khi tăng giảm độ dài. Cũng tương tự như con lắc lò xo, với con lắc đơn ta cũng có hệ thức liên hệ giữa li độ, biên độ, tốc độ và tần số góc như sau: 1 22 =      +      A v A x ω ⇔ A = 2 2 2 ω v x + = 2 2 2 ).( ω α v l + trong đó, x = ℓ.α là hệ thức liên hệ giữa độ dài cung và bán kính cung. Ví dụ 1. Một con lắc đơn dao động điều hòa tại nơi có gia tốc g = 9,86 (m/s2 ). Trong 1 phút 30 giây con lắc thực hiện được 90 dao động toàn phần. a) Tính tần số dao động của con lắc. b) Tính chiều dài của con lắc đơn. Hướng dẫn giải: a) Trong 90 giây, con lắc thực hiện 90 dao động toàn phần T = 90/90 = 1 (s). Tần số dao động của con lắc f = 1/T = 1 (Hz) b) Chiều dài của con lắc ℓ = 0,25 m. Ví dụ 2. Một con lắc đơn có độ dài ℓ1 dao động với chu kỳ T1 = 0,8 (s). Một con lắc đơn khác có độ dài ℓ2 dao động với chu kỳ T1 = 0,6 (s). a) Chu kỳ của con lắc đơn có độ dài ℓ1 + ℓ2 là bao nhiêu? b) Chu kỳ của con lắc đơn có độ dài ℓ1 – ℓ2 là bao nhiêu? Hướng dẫn giải: Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 53 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng a) Chu kỳ của con lắc đơn có độ dài ℓ=ℓ1 + ℓ2: g l g l g ll g l T 221221222 4444 ππππ += + == = 2 2 2 1 TT +  T = 2 2 2 1 TT + = 22 6,08,0 + =1 s b) Chu kì con lắc đơn có độ dài ℓ’ = ℓ1 – ℓ2 : g l g l g ll g l T 221221222 444 ' 4 ππππ −= − == = 2 2 2 1 TT −  T = 2 2 2 1 TT − = 22 6,08,0 − ≈ 0,53 s Ví dụ 3. Một con lắc đơn chiều dài 99 (cm) có chu kì dao động 2 (s) tại A. a) Tính gia tốc trọng trường tại A. b) Đem con lắc đến B, ta thấy con lắc thực hiện 100 dao động mất 199 (s). Hỏi gia tốc trọng trường tại B tăng hay giảm bao nhiêu phần trăm so với gia tốc trọng trường tại A. c) Muốn con lắc dao động tại B với chu kì 2 (s) thì ta phải làm như thế nào? Hướng dẫn giải: a) Ta có TA = 2π Ag l  gA = 4 99,044 2 2 2 ππ = AT l = 9,76 (m/s2 ). b) Chu kì con lắc tại B: TB = = = 1,99 s Từ đó ta được gB = 2 2 2 2 99,1 99,044 ππ = BT l = 9,86 (m/s2 ).  = ∆ Ag g A AB g gg − = 0,01 Vậy gia tốc trọng trường tại B tăng 1% so với gia tốc trọng trường tại A. c) Chu kỳ tại B không đổi nên ta có TB’ = TA  A B AB g gl l g l g l . ' ' =⇔= = = 1 m Vậy cần tăng chiều dây thêm đoạn: ∆ℓ = ℓ’ - ℓ = 1 - 0,99 = 0,01 m = 1 cm Ví dụ 4. Trong cùng một khoảng thời gian con lắc có chiều dài ℓ1 thực hiện được 8 dao động, con lắc có chiều dài ℓ2 thực hiện được 10 dao động, biết hiệu chiều dài hai con lắc bằng 9 (cm). Tìm chiều dài mỗi con lắc? Hướng dẫn giải: Gọi chu kì con lắc có chiều dài ℓ1 là T1, chu kì con lắc có chiều dài ℓ2 là T2. Ta có ∆t = 8T1 = 10T2  T1/T2 = 5/4 ⇔ ℓ1/ℓ2 = 25/16 ℓ1 > ℓ2 Từ đó ta có hệ phương trình:    = = →    =− = cml cml ll ll 16 25 9 2516 2 1 21 21 Ví dụ 5. Trong cùng một khoảng thời gian, con lắc đơn dài ℓ1 thực hiện được 5 dao động bé, con lắc đơn dài ℓ2 thực hiện được 9 dao động bé. Hiệu chiều dài dây treo của hai con lắc là 112 (cm). Tính độ dài ℓ1 và ℓ2 của hai con lắc? Hướng dẫn giải: Gọi chu kì con lắc có chiều dài ℓ1 là T1, chu kì con lắc có chiều dài ℓ2 là T2. Ta có ∆t = 5T1 = 9T2  T1/T2 = 9/5 ⇔ ℓ1/ℓ2 = 81/25  ℓ1 > ℓ2 Ta có hệ phương trình    = = →    =− = cml cml ll ll 50 162 112 8125 2 1 21 21 Ví dụ 6. Hai con lắc đơn dao động trên cùng mặt phẳng có hiệu chiều dài là 14 (cm). Trong cùng một khoảng thời gian: khi con lắc 1 thực hiện được 15 dao động thì con lắc 2 thực hiện được 20 Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 54 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng dao động. a) Tính chiều dài và chu kì của hai con lắc. Lấy g = 9,86 m/s2 b) Giả sử tại thời điểm t hai con lắc cùng qua vị trí cân bằng theo cùng chiều thì sau đó bao lâu cả hai con lắc cùng qua vị trí cân bằng theo cùng chiều như trên. Hướng dẫn giải: a) Ta có: ∆t = 15T1 = 20T2 ⇔ g l g l 21 2.42.3 ππ = ⇔ 9ℓ1 = 16ℓ2 ⇔ ℓ1= ℓ2 Mặt khác ta có: |ℓ1 - ℓ2| = 14     = = cml cml 18 32 2 1 Từ đó ta được T1= 86,9 32,0 22 1 ππ = g l = 1,13 s; T2= 86,9 18,0 22 2 ππ = g l = 0,85 s b) Gọi thời gian cả hai con lắc cùng qua vị trí cân bằng theo cùng chiều (còn gọi là khoảng thời gian giữa hai lần trùng phùng liên tiếp), ta có ∆t = N1T1 = N2T2 (với N1 và N2 số dao động con lắc 1 và 2 thực hiện trong thời gian ∆t). Mà T1= T2  N2= N1, tức là khi con lắc 1 thực hiện được 4 dao động thì con lắc 2 thực hiện được 3 dao động  ∆t = 4T1 = 4.1,13 = 4,52 s DẠNG 2: LẬP PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN Gọi phương trình dao động của con lắc đơn là x = Acos(ωt + φ) Ta cần xác định các đại lượng trong phương trình: - Tần số góc ω:          − = == = 22 2 2 xA v f T l g ω π π ω ω - Biên độ dao động A:          = += = 0 2 2 2 max .α ω ω lA v xA v A - Pha ban đầu φ: Tại t = 0,    −= = ϕω ϕ sin cos 0 0 Av Ax Chú ý: Cách viết trên là áp dụng cho li độ dài, sử dụng mỗi liên hệ giữa li độ dài và li độ góc ta có thể đưa phương trình dao động về theo li độ góc:    = = α α . . 0 lx lA  α = αocos(ωt + φ ) rad . Ví dụ 1. Một con lắc đơn dao động điều hoà ở nơi có gia tốc trọng trường là g = 10 (m/s2 ), cho π2 = 10, dây treo con lắc dài ℓ = 80 (cm), biên độ dao động là 8 (cm). Chọn gốc toạ độ là vị trí cân bằng, gốc thời gian là lúc con lắc qua vị trí cân bằng theo chiều dương. Viết phương trình dao động của con lắc. Hướng dẫn giải: Gọi phương trình dao động tổng quát là x = Acos(ωt + φ) cm Tần số góc ω = 2 5 8,0 10 π == l g rad/s Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 55 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Chọn gốc thời gian (t = 0) là lúc con lắc đi qua vị trí cân bằng theo chiều dương nên ta có    > = 0 0 0 0 v x ⇔    >− = 0sin 0cos ϕω ϕ A A ⇔    < = 0sin 0cos ϕ ϕ  ϕ = - rad Vậy phương trình dao động của con lắc là x = 8cos( 2 5π t - ) cm Ví dụ 2. Một con lắc đơn dao động điều hòa có chiều dài ℓ = 20 (cm). Tại t = 0, từ vị trí cân bằng truyền cho con lắc một vận tốc ban đầu 14 (cm/s) theo chiều dương của trục tọa độ. Lấy g = 9,8 (m/s2 ), viết phương trình dao động của con lắc. Hướng dẫn giải: Tần số góc ω = 7 2,0 8,9 == l g rad/s Áp dụng hệ thức độc lập ta có 2 2 2 ω v xA += =2 cm Do t = 0 vật qua VTCB theo chiều dương nên ta có    > = 0 0 0 0 v x ⇔    >− = 0sin 0cos ϕω ϕ A A ⇔    < = 0sin 0cos ϕ ϕ  ϕ = - rad Vậy phương trình dao động của con lắc là x = 2cos(7t – π/2) cm. DẠNG 3: TỐC ĐỘ, LỰC CĂNG DÂY CỦA CON LẮC ĐƠN * Tốc độ của con lắc đơn được cho bởi công thức )cos(cos2 0αα−= glv      == =−= 0min 0 0max ;0 0)cos1(2 αα αα khiv khiglv Lực căng dây được cho bởi công thức τ = mg(3cosα - 2cosαo)     == =−= 00min 0 0max ;cos 0)cos23( ααατ αατ khima khimg Chú ý: Khi con lắc đơn dao động điều hòa (góc lệch nhỏ) thì ta có:     +−= −= 2 0 2 22 0 2 5,11( )( αατ αα ma glv Ví dụ 1. Một con lắc đơn gồm quả cầu nhỏ khối lượng 50 (g) treo vào một đầu dây mảnh dài 1 (m). Lấy g = 9,8 (m/s2 ), kéo con lắc ra khỏi vị trí cân bằng một góc αo = 600 rồi buông ra để con lắc chuyển động với vận tốc ban đầu bằng không. a) Tính vận tốc và lực căng dây tại vị trí biên và vị trí cân bằng. b) Tính vận tốc và lực căng dây tai vị trí có góc lệch α = 300 so với phương thẳng đứng. Hướng dẫn giải: a) Tính vận tốc, lực căng dây Tại vị trí cân bằng α = 0: * Vận tốc của vật: )60cos0(cos1.8,9.2)cos(cos2 00 0 −=−= ααglv ≈ 3,13 m/s. * Lực căng dây τ = mg(3cosα - 2cosαo) = 50.10–3 .9,8.(3cos00 – 2cos600 ) = 0,98 (N). Tại vị trí biên α = 600 : * Vận tốc của vật: )60cos60(cos1.8,9.2)cos(cos2 00 0 −=−= ααglv ≈ 0 m/s. * Lực căng dây T = mg(3cosα – 2cosαo) = 50.10–3 .9,8.(3cos600 – 2cos600 ) = 0,245 (N). b) Tại vị trí có góc lệch α = 300 so với phương thẳng đứng nên li độ α = 300 Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 56 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng * Vận tốc của vật: )60cos30(cos1.8,9.2)cos(cos2 00 0 −=−= ααglv ≈ 2,68 m/s. * Lực căng dây T = mg(3cosα – 2cosαo) = 50.10–3 .9,8.(3cos300 – 2cos600 ) = 0,783 (N). Ví dụ 2. Một con lắc đơn gồm quả cầu có m = 20 (g) được treo vào dây dài ℓ = 2 (m). Lấy g = 10 (m/s2 ). Bỏ qua ma sát. Kéo con lắc lệch khỏi vị trí cân bằng αo = 600 rồi buông không vận tốc đầu. a) Tốc độ của con lắc khi qua vị trí cân bằng là bao nhiêu? b) Tốc độ của con lắc khi con lắc có góc lệch α = 450 so với phương thẳng đứng. c) Tính lực căng dây của dây treo khi con lắc qua vị trí cân bằng và khi con lắc đến biên. Hướng dẫn giải: a) Tốc độ con lắc khi qua vị trí cân bằng )60cos0(cos2.10.2)cos(cos2 00 0 −=−= ααglv = 2 m/s b) Tốc độ của con lắc khi α = 450 : )60cos45(cos2.10.2)cos(cos2 00 0 −=−= ααglv ≈ 2,88 m/s c) Lực căng dây của con lắc tại vị trí cân bằng và vị trí biên: Tại vị trí cân bằng : T = mg(3cosα – 2cosαo) = 20.10–3 .10.(3cos00 – 2cos600 ) = 0,4 (N). Tại vị trí biên: T = mg(3cosα – 2cosαo) = 20.10–3 .10.(3cos600 – 2cos600 ) = 0,1 (N). Ví dụ 3. Một con lắc đơn đang dao động điều hòa với biên độ góc αo, tại nơi có gia tốc trọng trường g, Biết lực căng dây cực đại bằng 1,02 lần lực căng dây cực tiểu, Tìm αo Hướng dẫn giải: Lực căng dây cực đại: τmax= mg(3 - 2cosα0) Lực căng dây cực tiểu: τmin = mgcosα0 Lực căng dây cực đại bằng 1,02 lần lực căng dây cực tiểu tức là τmax = 1,02τmin  mg(3 - 2cosαo) = 1,02mgcosαo ⇔ 3 - 2cosαo = 1,02cosαo  αo = 6,60 DẠNG 4: NĂNG LƯỢNG CỦA CON LẮC ĐƠN Công thức tính năng lượng đúng trong mọi trường hợp: + Động năng: Ed = mv2 + Thế năng : Et = mgℓ(1 - cosα) + Cơ năng: E = Ed + Et = mv2 +mgℓ(1 - cosα) Công thức tính năng lượng gần đúng (khi con lắc dao động điều hòa): + Động năng: Ed = mv2 = )( 2 1 22 0 αα −mgl + Thế năng : Et = mgℓ(1 - cosα) = mgℓα2 = mω2 s2 + Cơ năng: E = Ed + Et = )( 2 1 22 0 αα −mgl +mgℓα2 = 2 0 2 1 αmgl = 2 0 2 2 1 Smω Đơn vị tính : E, Eđ, Et là Jun, α, αo đơn vị rad, còn m đơn vị kg, ℓ có đơn vị mét. Ví dụ 1. Tính năng lượng dao động của con lắc đơn trong các trường hợp sau: a) khối lượng vật nặng là m = 200 (g), chiều dài dây treo ℓ = 0,5 (m). Khi con lắc dao động nó vạch ra cung dài coi như đoạn thẳng dài 4 (cm), lấy g = 10 (m/s2 ). b) khối lượng vật nặng là m = 1 (kg), chiều dài dây treo ℓ = 2 (m). Góc lệch cực đại của con lắc so với phương thẳng đứng là αo = 100 . c) khối lượng vật nặng là m = 200 (g), chiều dài dây treo ℓ = 50 (cm). Góc lệch cực đại của con lắc so với phương thẳng đứng là αo = 0,12 (rad). Hướng dẫn giải: a) Năng lượng dao động E = 5,0 04,0.10.2,0 2 1. 2 1 22 0 = l Smg = 6,4.10-3 (J) b) αo = 100 ≈ 0,175 rad, năng lượng của con lắc là E = 2 0 2 1 αmgl = .1.10.2.0,1752 = 0,30625 (J). c) E = 2 0 2 1 αmgl = .0,2.10.0,5.0,122 = 7,2.10-3 J Ví dụ 2. Khối lượng vật nặng là m = 200 (g), chiều dài dây treo ℓ = 0,8 (m). Kéo con lắc ra khỏi vị trí cân bằng góc αo so với phương thẳng đứng thì nó dao động điều hòa với năng lượng E = 3,2.10–4 (J). Tính biên độ dao động dài của con lắc, lấy g = 10 (m/s2 ). Hướng dẫn giải: Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 57 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Áp dụng công thức E = 2 0 2 1 αmgl  8,0.10.2,0 10.2,232 4 0 − == mgl E α =0,02 rad Biên độ dao động dài của con lắc A = ℓ.αo = 0,8.0,02 = 0,016 m. Ví dụ 3. Một con lắc đơn treo một vật nặng có khối lượng 100 (g), chiều dài dây treo là 1 (m), treo tại nơi có g = 9,86 m/s2 . Bỏ qua mọi ma sát. Kéo con lắc lệch khỏi vị trí cân bằng góc αo rồi thả không vận tốc đầu. Biết con lắc dao động điều hòa với năng lượng E = 8.10-4 J. a) Lập phương trình dao động điều hòa của con lắc, chọn gốc thời gian lúc vật nặng có li độ cực đại dương. Lấy π2 = 10. b) Tính lực căng dây khi vật nặng qua vị trí cân bằng. Hướng dẫn giải: a) Phương trình dao động: s = Socos(ωt+ φ) với tần số góc ω = π== 86,9 l g rad Biên độ dao động So: E = 2 0 2 2 1 Smω  2 4 20 .1,0 10.8.22 πω − == m E S = 0,04 m = 4 cm Tại t = 0 ta có s = So ⇔ cosφ = 1 ⇒ φ = 0 . Vậy phương trình dao động của con lắc là s = 4cos(πt) cm. b) Ta có αo = l S0 = = 0,04 rad Lực căng dây: τ = 3mg(3cosα - 2cosα0)  τmax = 3.0,1.9,86 - 2.0,1.cos2,30 ≈ 2,76 (N) Ví dụ 4. Một con lắc đơn gồm vật nặng có khối lượng m = 200 (g), chiều dài dây ℓ = 0,25 (m) treo tại nơi có g = 10 m/s2 . Bỏ qua ma sát. a) Tính cơ năng của con lắc. b) Kéo con lắc lệch khỏi vị trí cân bằng góc αo = 900 rồi thả không vận tốc đầu. Tính vận tốc vật khi vật qua vị trí cân bằng và khi góc lệch dây treo là 600 . c) Tính góc lệch α khi động năng bằng 3 thế năng. Hướng dẫn giải: a) Chọn gốc thế năng ở vị trí cân bằng. Cơ năng: E = mgℓ(1 - cosαo) = 0,2.10.0,25.(1 - cos90 ) = 0,5 (J). b) Vận tốc vật khi qua VTCB là )90cos1(25,0.10.2)cos1(2 0 0 −±=−±= αglv = ± m/s Khi góc α = 600 ta có )0 2 1 (25,0.10.2)cos(cos2 0 −±=−±= ααglv = ± m/s c) Khi động năng bằng ba lần thế năng ta có Eđ = 3Et  Et = E ⇔ mgℓ(1 - cosα) = mgℓ(1 - cosα0) ⇒ cosα = 4 cos3 0α+ = 0,75  α = 41,40 TRẮC NGHIỆM MỞ ĐẦU VỀ CON LẮC ĐƠN Bài toán về chu kỳ, tần số của con lắc đơn Câu 1: Chu kỳ dao động của con lắc đơn phụ thuộc vào A. biên độ dao động và chiều dài dây treo B. chiều dài dây treo và gia tốc trọng trường nơi treo con lắc. C. gia tốc trọng trường và biên độ dao động. D. chiều dài dây treo, gia tốc trọng trường và biên độ dao động. Câu 2: Một con lắc đơn chiều dài ℓ dao động điều hoà tại nơi có gia tốc trọng trường với biên độ góc nhỏ. Chu kỳ dao động của nó là A. l g T π2= B. l g T = C. g l T π2 1 = D. g l T π2= Câu 3: Một con lắc đơn chiều dài ℓ dao động điều hoà tại nơi có gia tốc trọng trường g với biên độ góc nhỏ. Tần số của dao động là Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 58 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng A. g l f π2 1 = B. l g f π2= C. l g f π2 1 = D. g l f π2= Câu 4: Tại nơi có gia tốc trọng trường g = 9,8 m/s2 , một con lắc đơn dao động điều hoà với chu kỳ T = 2π/7 (s). Chiều dài của con lắc đơn đó là A. ℓ = 2 mm B. ℓ = 2 cm C. ℓ = 20 cm D. ℓ = 2 m Câu 5: Tại 1 nơi, chu kỳ dao động điều hoà của con lắc đơn tỉ lệ thuận với A. gia tốc trọng trường. B. căn bậc hai gia tốc trọng trường. C. chiều dài con lắc. D. căn bậc hai chiều dài con lắc. Câu 6: Tại cùng một nơi, nếu chiều dài con lắc đơn tăng 4 lần thì chu kỳ dao động điều hoà của nó A. giảm 2 lần. B. giảm 4 lần. C. tăng 2 lần. D. tăng 4 lần. Câu 7: Tại nơi có gia tốc trọng trường g = 9,8 m/s2 , một con lắc đơn có chiều dài dây treo ℓ = 20 cm dao động điều hoà. Tần số góc dao động của con lắc là A. ω = 49 rad/s. B. ω = 7 rad/s. C. ω = 7π rad/s. D. ω = 14 rad/s. Câu 9: Một con lắc đơn gồm một dây treo dài 1,2 m, mang một vật nặng khối lượng m = 0,2 kg, dao động ở nơi có gia tốc trọng trường g = 10 m/s2 . Tính chu kỳ dao động của con lăc khi biên độ nhỏ? A. T = 0,7 (s). B. T = 1,5 (s). C. T = 2,2 (s). D. T = 2,5 (s). Câu 10: Một con lắc đơn gồm một sợi dây dài ℓ = 1 m, dao động tại nơi có gia tốc trọng trường g = π2 = 10 m/s2 . Chu kỳ dao động nhỏ của con lắc là A. T = 20 (s). B. T = 10 (s). C. T = 2 (s). D. T = 1 (s). Câu 11: Một con lắc đơn có chu kỳ T = 1 s khi dao động ở nơi có g = π2 m/s2 . Chiều dài con lắc là A. ℓ = 50 cm. B. ℓ = 25 cm. C. ℓ = 100 cm. D. ℓ = 60 cm. Câu 12: Con lắc đơn chiều dài ℓ = 1 m, thực hiện 10 dao động mất 20 (s), (lấy π = 3,14). Gia tốc trọng trường tại nơi thí nghiệm là A. g = 10 m/s2 B. g = 9,86 m/s2 C. g = 9,80 m/s2 D. g = 9,78 m/s2 Câu 13: Một con lắc đơn có chiều dài là ℓ = 1 m dao động tại nơi có gia tốc g = 10 m/s2 . Lấy π2 = 10, tần số dao động của con lắc là A. f = 0,5 Hz. B. f = 2 Hz. C. f = 0,4 Hz. D. f = 20 Hz. Câu 14: Khi chiều dài con lắc đơn tăng gấp 4 lần thì tần số dao động điều hòa của nó A. giảm 2 lần. B. tăng 2 lần. C. tăng 4 lần. D. giảm 4 lần. Câu 15: Tại cùng một nơi, nếu chiều dài con lắc đơn tăng 4 lần thì tần số dao động điều hoà của nó A. giảm 2 lần B. giảm 4 lần. C. tăng 2 lần. D. tăng 4 lần. Câu 16: Tại cùng một nơi, nếu chiều dài con lắc đơn giảm 4 lần thì tần số dao động điều hoà của nó A. giảm 2 lần. B. giảm 4 lần. C. tăng 2 lần. D. tăng 4 lần. Câu 17: Một con lắc đơn có chiều dài dây treo ℓ, dao động điều hòa tại nơi có gia tốc trọng trường g. Khi tăng chiều dài dây treo thêm 21% thì chu kỳ dao động của con lắc sẽ A. tăng 11%. B. giảm 21%. C. tăng 10%. D. giảm 11%. Câu 18: Một con lắc đơn có chiều dài dây treo ℓ, dao động điều hòa tại nơi có gia tốc trọng trường g. Khi tăng chiều dài dây treo thêm 21% thì tần số dao động của con lắc sẽ A. tăng 11%. B. giảm 11%. C. giảm 21%. D. giảm 10%. Câu 19: Một con lắc đơn dao động điều hòa tại một nơi cố định. Nếu giảm chiều dài con lắc đi 19% thì chu kỳ dao động của con lắc khi đó sẽ A. tăng 19%. B. giảm 10%. C. tăng 10%. D. giảm 19%. Câu 20: Một con lắc đơn dao động điều hòa tại một nơi cố định. Nếu giảm chiều dài con lắc đi 36% thì chu kỳ dao động của con lắc khi đó sẽ A. giảm 20%. B. giảm 6%. C. giảm 8% D. giảm 10%. Câu 21: Một con lắc đơn dao động điều hòa tại một địa điểm A. Nếu đem con lắc đến địa điểm B, biết rằng chiều dài con lắc không đổi còn gia tốc trọng trường tại B bằng 81% gia tốc trọng trường tại A. So với tần số dao động của con lắc tại A, tần số dao động của con lắc tại B sẽ Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 59 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng A. tăng 10%. B. giảm 9%. C. tăng 9%. D. giảm 10%. Câu 22: Con lắc đơn có chiều dài ℓ1 dao động với chu kỳ T1, con lắc đơn có chiều dài ℓ2 thì dao động với chu kỳ T2. Khi con lắc đơn có chiều dài ℓ2 + ℓ1 sẽ dao động với chu kỳ là A. T = T2 – T1. B. T2 = 2 2 2 1 TT + C. T2 = 2 2 2 1 TT − D. T2 = 2 2 2 1 2 2 2 1 . TT TT + Câu 23: Con lắc đơn có chiều dài ℓ1 dao động với chu kỳ T1, con lắc đơn có chiều dài ℓ2 > ℓ1 thì dao động với chu kỳ T2. Khi con lắc đơn có chiều dài ℓ2 – ℓ1 sẽ dao động với chu kỳ là A. T = T2 – T1. B. T2 = 2 2 2 1 TT + C. T2 = 2 2 2 1 TT − D. T2 = 2 2 2 1 2 2 2 1 . TT TT − Câu 24: Con lắc đơn có chiều dài ℓ1 dao động với chu kỳ T1 = 3 (s), con lắc đơn có chiểu dài ℓ2 dao động với chu kỳ T2 = 4 (s). Khi con lắc đơn có chiều dài ℓ = ℓ2 + ℓ1 sẽ dao động với chu kỳ là A. T = 7 (s). B. T = 12 (s). C. T = 5 (s). D. T = 4/3 (s). Câu 25: Con lắc đơn có chiều dài ℓ1 dao động với chu kỳ T1 = 10 (s), con lắc đơn có chiểu dài ℓ2 dao động với chu kỳ T2 = 8 (s). Khi con lắc đơn có chiều dài ℓ = ℓ1 – ℓ2 sẽ dao động với chu kỳ là A. T = 18 (s). B. T = 2 (s). C. T = 5/4 (s). D. T = 6 (s). Câu 26: Một con lắc đơn có độ dài ℓ =120 cm. Người ta thay đổi độ dài của nó sao cho chu kỳ dao động mới chỉ bằng 90% chu kỳ dao động ban đầu. Độ dài ℓ mới của con lắc là A. ℓ = 148,148 cm B. ℓ = 133,33 cm C. ℓ = 108 cm D. ℓ = 97,2 cm Câu 27: Một con lắc đơn có khối lượng vật nặng là m dao động điều hòa với tần số f. Nếu tăng khối lượng vật nặng thành 2m thì khi đó tần số dao động của con lắc là A. f B. f C. 2f D. 2 f Câu 28: Tại một nơi, chu kỳ dao động điều hoà của một con lắc đơn là T = 2 (s). Sau khi tăng chiều dài của con lắc thêm 21 cm thì chu kỳ dao động điều hoà của nó là 2,2 (s). Chiều dài ban đầu của con lắc là A. ℓ = 101 cm. B. ℓ = 99 cm. C. ℓ = 98 cm. D. ℓ = 100 cm. Câu 29: Con lắc đơn có chiều dài 64 cm, dao động ở nơi có g = π2 m/s2 . Chu kỳ và tần số của nó là: A. T = 0,2 (s); f = 0,5 Hz. B. T = 1,6 (s); f = 1 Hz. C. T = 1,5 (s); f = 0,625 Hz. D. T = 1,6 (s); f = 0,625 Hz. Câu 30: Hai con lắc đơn dao động có chiều dài tương ứng ℓ1 = 10 cm, ℓ2 chưa biết dao động điều hòa tại cùng một nơi. Trong cùng một khoảng thời gian, con lắc thứ 1 thực hiện được 20 dao động thì con lắc thứ 2 thực hiện 10 dao động. Chiều dài con lắc thứ hai là A. ℓ2 = 20 cm. B. ℓ2 = 40 cm. C. ℓ2 = 30 cm. D. ℓ2 = 80 cm. Câu 31: Một con lắc đơn có chiều dài ℓ = 80 cm dao động điều hòa, trong khoảng thời gian t nó thực hiện được 10 dao động. Giảm chiều dài con lắc 60 cm thì cũng trong khoảng thời gian t trên nó thực hiện được bao nhiêu dao động? (Coi gia tôc trọng trường là không thay đổi) A. 40 dao động. B. 20 dao động. C. 80 dao động. D. 5 dao động. Câu 32: Một con lắc đơn có độ dài bằng ℓ. Trong khoảng thời gian ∆t nó thực hiện 12 dao động. Khi giảm độ dài của nó bớt 32 cm, trong cùng khoảng thời gian ∆t như trên, con lắc thực hiện 20 dao động. Cho biết g = 9,8 m/s2 . Tính độ dài ban đầu của con lắc. A. ℓ = 60 cm. B. ℓ = 50 cm. C. ℓ = 40 cm. D. ℓ = 25 cm. Câu 33: Tại một nơi có hai con lắc đơn đang dao động với các biên độ nhỏ. Trong cùng một khoảng thời gian, người ta thấy con lắc thứ nhất thực hiện được 4 dao động, con lắc thứ 2 thực hiện được 5 dao động. Tổng chiều dài của hai con lắc là 164 cm. Chiều dài của mỗi con lắc lần lượt là: A. ℓ1 = 100 m; ℓ2 = 6,4 m. B. ℓ1 = 64 cm; ℓ2 = 100 cm. C. ℓ1 = 1 m; ℓ2 = 64 cm. D. ℓ1 = 6,4 cm; ℓ2 = 100 cm. Câu 34: Hai con lắc đơn có chiều dài ℓ1, ℓ2 dao động cùng một vị trí, hiệu chiều dài của chúng là 16 cm. Trong cùng một khoảng thời gian, con lắc thứ nhất thực hiện được 10 dao động, con lắc thứ hai thực hiện được 6 dao động. Khi đó chiều dài của mỗi con lắc là Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 60 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng A. ℓ1 = 25 cm và ℓ2 = 9 cm. B. ℓ1 = 9 cm và ℓ2 = 25 cm. C. ℓ1 = 2,5 m và ℓ2 = 0,09 m. D. ℓ1 = 2,5 m và ℓ2 = 0,9 m Câu 35: Hai con lắc đơn dao động tại cùng một vị trí có hiệu chiều dài bằng 30 cm. Trong cùng một khoảng thời gian, con lắc thứ 1 thực hiện được 10 dao động thì con lắc thứ 2 thực hiện 20 dao động. Chiều dài con lắc thứ 1 là A. ℓ1 = 10 cm. B. ℓ1 = 40 cm. C. ℓ1 = 50 cm. D. ℓ1 = 60 cm. Câu 36: Một con lắc đơn có độ dài bằng ℓ. Trong khoảng thời gian ∆t nó thực hiện 12 dao động. Khi giảm độ dài của nó bớt 16 cm, trong cùng khoảng thời gian ∆t như trên, con lắc thực hiện 20 dao động. Cho biết g = 9,8 m/s2 . Độ dài ban đầu của con lắc là A. ℓ = 60 cm B. ℓ = 50 cm C. ℓ = 40 cm D. ℓ = 25 cm Câu 37: Một con lắc đơn dao động điều hòa với chu kỳ T = 2 (s). Thời gian ngắn nhất để con lắc dao động từ vị trí biên về vị trí có li độ bằng nửa biên độ là A. tmin = 1/12 (s). B. tmin = 1/6 (s). C. tmin = 1/3 (s). D. tmin = 1/2 (s). Câu 38: Một con lắc đơn dao động nhỏ với chu kỳ 2 (s). Thời gian ngắn nhất để con lắc dao động từ vị trí cân bằng đến vị trí có li độ bằng nửa biên độ là A. ∆t = 1/12 (s). B. ∆t = 1/6 (s). C. ∆t = 1/3 (s). D. ∆t = 1/2 (s). Câu 39: Một con lắc đơn dao động điều hòa với chu kỳ T = 4 (s). Thời gian ngắn nhất để con lắc đi hết chiều dài quỹ đạo là A. tmin = 4 (s). B. tmin = 2 (s). C. tmin = 1 (s). D. tmin = 18 (s) Bài toán về tốc độ, lực căng dây của con lắc đơn Câu 40: Một con lắc đơn được thả không vận tốc đầu từ vị trí có li độ góc αo. Khi con lắc đi qua vị trí có li độ góc α thì tốc của vật có biểu thức là A. )cos(cos2 0αα−= mgv B. )cos(cos2 0αα−= glv C. )cos(cos2 0 αα −= glv D. )cos(cos2 0αα += glv Câu 41: Một con lắc đơn được thả không vận tốc đầu từ vị trí có li độ góc αo. Khi con lắc đi qua vị trí có li độ góc α thì lực căng dây có biểu thức là A. τ = mg(2cosα – 3cosαo) B. τ = mg(3cosα – 2cosαo) C. τ = mg(2cosα + 3cosαo) D. τ = mg(3cosα + 2cosαo) Câu 42: Một con lắc đơn được thả không vận tốc đầu từ vị trí có li độ góc αo. Khi con lắc đi qua vị trí cân bằng thì vận tốc của vật có biểu thức A. )cos1(2 0α−= glv B. 0cos2 αglv = C. )cos1(2 0α+= glv D. )cos1( 0α−= glv Câu 43: Một con lắc đơn được thả không vận tốc đầu từ vị trí có li độ góc αo. Khi con lắc đi qua vị trí cân bằng thì lực căng dây treo vật có biểu thức tính là A. τ= mg(3 – 2cosαo). B. τ= mg(3 + 2cosαo). C. τ= mg(2 – 3cosαo). D. τ= mg(2 + 3cosαo). Câu 44: Một con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ. Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Tọa độ vật nghiệm đúng phương trình x = Acos(ωt + φ). B. Vận tốc cực đại của vật tỉ lệ nghịch với chiều dài con lắc C. Hợp lực tác dụng lên vật luôn ngược chiều với li độ D. Gia tốc cực đại của vật tỉ lệ thuận với gia tốc g Câu 45: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về dao động của con lắc đơn (bỏ qua lực cản của môi trường)? A. Khi vật nặng đi qua vị trí cân bằng, thì trọng lực tác dụng lên nó cân bằng với lực căng của dây. B. Khi vật nặng ở vị trí biên, cơ năng của con lắc bằng thế năng của nó C. Với dao động nhỏ thì dao động của con lắc là dao động điều hòa D. Chuyển động của con lắc từ vị trí biên về vị trí cân bằng là nhanh dần Câu 46: Một con lắc đơn dài 2 m treo tại nơi có g = 10 m/s2 . Kéo con lắc lệch khỏi vị trí cân bằng 600 Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 61 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng rồi thả không vận tốc đầu. Tốc độ của quả nặng khi đi qua vị trí cân bằng là A. v = 5 m/s. B. v = 4,5 m/s. C. v = 4,47 m/s. D. v = 3,24 m/s. Câu 47: Một con lắc đơn dài 1 m treo tại nơi có g = 9,86 m/s2 . Kéo con lắc lệch khỏi vị trí cân bằng 900 rồi thả không vận tốc đầu. Tốc độ của quả nặng khi đi qua vị trí có góc lệch 600 là A. v = 2 m/s. B. v = 2,56 m/s. C. v = 3,14 m/s. D. v = 4,44 m/s. Câu 48: Một con lắc đơn dao động tại nơi có g = 10 m/s2 . Biết khối lượng của quả nặng m = 1 kg, sức căng dây treo khi con lắc qua vị trí cân bằng là 20 N. Góc lệch cực đại của con lắc là A. 300 B. 450 C. 600 D. 750 Câu 49: Một con lắc đơn dao động tại nơi có g = 10 m/s2 . Biết khối lượng của quả nặng m = 0,6 kg, sức căng dây treo khi con lắc ở vị trí biên là 4,98 N. Lực căng dây treo khi con lắc qua vị trí cân bằng là A. = 10,2 N. B. = 9,8 N. C. = 11,2 N. D. = 8,04 N. Câu 50: Dây treo con lắc sẽ đứt khi chịu sức căng dây bằng hai lần trọng lượng của nó. Biên độ góc α0 để dây đứt khi qua vị trí cân bằng là A. 300 B. 450 C. 600 D. 750 Câu 51: Trong dao động điều hòa của con lắc đơn phát biểu nào sau đây là đúng? A. lực căng dây lớn nhất khi vật qua vị trí cân bằng B. lực căng dây không phụ thuộc vào khối lượng vật nặng. C. lực căng dây lớn nhất khi vật qua vị trí biên. D. lực căng dây không phụ thuộc vào vị trí của vật Câu 52: Một con lăc đơn có vật có khối lượng m = 100 (g), chiều dài dây ℓ = 40 cm. Kéo con lắc lệch khỏi VTCB một góc 300 rồi buông tay. Lấy g = 10 m/s2 . Lực căng dây khi vật qua vị trí cao nhất là A. 0,2 N. B. 0,5 N. C. N. D. N Câu 53: Một con lắc đơn: vật có khối lượng m = 200 (g), dây dài 50 cm dao động tại nơi có g = 10 m/s2 . Ban đầu lệch vật khỏi phương thẳng đứng một góc 100 rồi thả nhẹ. Khi vật đi qua vị trí có li độ góc 50 thì vận tốc và lực căng dây là A. v = 0,34 m/s và τ = 2,04 N. B. v = 0,34 m/s và τ = 2,04 N. B. v = – 0,34 m/s và τ = 2,04 N. D. v = 0,34 m/s và τ = 2 N. Câu 54: Một con lắc đơn dao động điều hoà ở nơi có gia tốc trọng trường là g = 10 m/s2 ,với chu kỳ dao động T = 2 s, theo quĩ đạo dài 16 cm, lấy π2 =10. Biên độ góc và tần số góc có giá trị là A. αo = 0,08 rad, ω = π rad/s B. αo = 0,08 rad, ω = π/2 rad/s C. αo = 0,12 rad, ω = π/2 rad/s D. αo = 0,16 rad, ω = π rad/s Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 62 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 63 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Thời gian chạy nhanh sau một ngày đêm: ∆t = 86400. T T∆ = 365,472 s Chú ý: Ngoài cách trên ta có thể đặt    ∆+= ∆+= ggg lll ' '  11 ' ' 2 ' ' 2 1 '' − ∆+ ∆+ =−==−= − = ∆ gg g l ll g g l l g l g l T T T TT T T π π = 2 1 2 1 11 −       ∆ +      ∆ + g g l l = g g l l ∆ − ∆ 2 1 2 1 Ví dụ 2: Một đồng hồ quả lắc được điều khiển bởi con lắc đơn chạy đúng giờ. Hỏi đồng hồ chạy nhanh hay chậm bao nhiêu sau một tuần nếu chiều dài giảm 0,02% và gia tốc trọng trường tăng 0,01%. Hướng dẫn giải: Ta có 1 ' ' 2 ' ' 2 1 '' −==−= − = ∆ g g l l g l g l T T T TT T T π π . Đặt    ∆+= ∆+= ggg lll ' '  2 1 2 1 11 −       ∆ +      ∆ += ∆ g g l l T T = g g l l ∆ − ∆ 2 1 2 1 =       −      − 100 01,0 2 1 100 02,0 2 1 = -1,5.10-4 < 0: Đồng hồ chạy nhanh. Thời gian chạy nhanh sau một tuần: ∆t = 7.86400. T T∆ = 90,72 s Ví dụ 3: Dùng con lắc đơn có chiều dài ℓ = 1 m để điều khiển đồng hồ quả lắc thì đồng hồ chạy đúng giờ. Do sơ suất khi bảo dưỡng nên đã làm giảm chiều dài thanh treo 0,2 mm. Hỏi đồng hồ chạy nhanh hay chậm bao nhiêu sau một ngày đêm. Hướng dẫn giải: Xét tỉ số: 1 ' ' 2 ' ' 2 1 '' −==−= − = ∆ g g l l g l g l T T T TT T T π π Vì chỉ do điều chỉnh chiều dài nên    = ∆+= gg lll ' '  = ∆ T T 2000 2,0 2 ' 2 1 −= − = ∆ l ll l l = -10-4 < 0 Vậy đồng hồ chạy nhanh. Thời gian chạy nhanh sau 1 ngày đêm sẽ là: t = T T∆ .86400 = 8,64 s Ví dụ 4: Một đồng hồ quả lắc đếm giây mỗi ngày nhanh 120 (s), phải điều chỉnh chiều dài của con lắc thế nào để đồng hồ chạy đú ng? A. Tăng 0,28% B. Giảm 0,28% C. Tăng 0,14% D. Giảm 0,14% ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... Ví dụ 5: Một đồng hồ quả lắc mỗi tuần chạy chậm 15 phút, phải điều chỉnh chiều dài của con lắc thế nào để đồng hồ chạy đúng? A. Tăng 0,2% B. Giảm 0,2% C. Tăng 0,3% D. Giảm 0,3% Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 64 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... DẠNG 2: CHU KỲ CON LẮC ĐƠN CHỊU ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ Gọi T1 là chu kỳ con lắc đơn ở nhiệt độ t1, (con lắc chạy đúng ở nhiệt độ này). Gọi T2 là chu kỳ con lắc đơn ở nhiệt độ t2, (con lắc chạy không đúng ở nhiệt độ này). Ta có:        = = g l T g l T 2 2 1 1 2 2 π π  ) 2 1 1)( 2 1 1()1()1( )1( )1( 12 2 1 1 2 1 2 10 20 1 2 1 2 tttt tl tl l l T T λλλλ λ λ −+=++= + + == − ≈ 1 + 12 2 1 2 1 tt λλ − = )( 2 1 1 12 tt −+ λ ⇔ +=1 1 2 T T )( 2 1 12 tt −λ ⇔ = ∆ 1T T )( 2 1 12 tt −λ Nếu t2 > t1 ⇔ t2 - t1 > 0 ⇒ 1 2 T T > 1 ⇔ T2 > T1, khi đó chu kỳ tăng nên con lắc đơn chạy chậm đi. Nếu t2 < t1 ⇔ t2 - t1 < 0 ⇒ 1 2 T T < 1 ⇔ T2 < T1, khi đó chu kỳ giảm nên con lắc đơn chạy nhanh hơn. Thời gian chạy nhanh (hay chậm) của con lắc trong 1 (s) là: τ = )( 2 1 12 tt −λ Khi đó thời gian chạy nhanh hay chậm trong 1 ngày (có 86400 (s)) là 86400.τ Ví dụ 1. Một con lắc đơn chạy đúng giờ vào mùa hè khi nhiệt độ là 320 C. Khi nhiệt độ vào mùa đông là 170 C thì nó sẽ chạy nhanh hay chậm? Nhanh hay chậm bao nhiêu giây trong 12 giờ, biết hệ số nở dài của dây treo là λ =2.10–5 K–1 , chiều dài dây treo là ℓo = 1 (m) Hướng dẫn giải: Gọi T1 là chu kì con lắc đơn ở 320 C, T2 là chu kì con lắc đơn ở 170 C. Ta có +=1 1 2 T T )( 2 1 12 tt −λ = 1+ )3217(10.2 2 1 5 −− = 0,99985  T2 = 0,99985T1 ⇒ T2 < T1 ⇒ Đồng hồ chạy nhanh Thời gian chạy nhanh của con lắc trong 1 (s) là τ = λ|∆t| = 2.10-5 .15 = 1,5.10-4 s Trong 12 giờ (có 12.3600 giây) con lắc chạy nhanh 1,5.10–4 .12.3600 = 6,48 (s) Ví dụ 2. Một con lắc đơn đếm giây có chu kỳ bằng 2 (s) ở nhiệt độ 00 C và ở nơi có gia tốc trọng trường là 9,81 (m/s2 ), biết hệ số nở dài của dây treo con lắc là 1,8.10–5 K–1 . Độ dài của con lắc ở 00 C và chu kỳ của con lắc ở cùng vị trí nhưng ở nhiệt độ 300 C là bao nhiêu? Hướng dẫn giải: Gọi T1 là chu kì con lắc đơn ở 00 C, T2 là chu kì con lắc đơn ở 300 C Độ dài con lắc đơn tại 00 C: ℓ = 2 2 4π gT = 2 2 4 81,9.2 π ≈ 0,994 m Ta có +=1 1 2 T T )( 2 1 12 tt −λ =1 + 1,8.10-5 (30-5) = 1,00027 ⇒ T2 = 1,00027T1 = 1,00027.2 = 2,00054 (s) Vậy chu kỳ con lắc ở nhiệt độ 300 C là T2 = 2,00054 (s) Ví dụ 3. Một đồng hồ quả lắc được xem như con lắc đơn mỗi ngày chạy nhanh 86,4 (s). Phải điều chỉnh chiều dài của dây treo như thế nào để đồng hồ chạy đúng? Hướng dẫn giải: 1 ngày con lắc chạy nhanh 86,4 (s) ⇒ 1 (s) con lắc chạy nhanh 86,4: 86400 = 10–3 (s)  τ = 1 1 2 − T T = 10 -3 Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 65 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Do con lắc chạy nhanh, tức chu kỳ giảm nên T2 < T1 ⇒ 01 1 2 <− T T  1 1 2 − T T =-10-3 ⇒ T2 = 0,999T1 Lại có 1 2 1 2 l l T T = = 0,999 ⇒ ℓ2 ≈ 0,998ℓ1  cần tăng chiều dài dây treo so với ban đầu là (1 – 0,998).100 = 0,2% DẠNG 3. CHU KỲ CON LẮC ẢNH HƯỞNG BỞI ĐỘ CAO Gọi To là chu kỳ con lắc đơn ở mặt đất (coi như h = 0), (con lắc chạy đúng ở mặt đất ) Gọi Th là chu kỳ con lắc đơn ở độ cao h so với mặt đất, (con lắc chạy không đúng ở độ cao này). Coi như nhiệt độ ở độ cao h không thay đổi, nên chiều dài cũng không thay đổi. Khi đó        = = h h g l T g l T π π 2 2 0 0  h h g g T T 0 0 = Mặt khác, lại có       + = = 2 20 )( hR GM g R GM g h , với G = 6,67.10-11       2 2 kg Nm là hằng số hấp dẫn. Từ đó ta được: h h g g T T 0 0 = = 2       + R hR = R h R hR += + 1 ⇒ = 0T Th R h +1 Do h > 0 nên 1 0 > T Th ⇔ Th > T0 ⇒ chu kỳ tăng nên con lắc ở độ cao h sẽ luôn chạy chậm đi. Thời gian mà con lắc chạy chậm trong 1 (s) là θ = R h T T T TT hh =−= − 1 00 0 Chú ý: Khi con lắc đưa lên độ cao h mà nhiệt độ cũng thay đổi thì chúng ta phải kết hợp cả hai trường hợp để thiết lập công thức.Cụ thể:        + == + == hh h g tl g l T g tl g l T )1( 22 )1( 22 202 0 10 0 1 0 λ ππ λ ππ        +      −+=      + + + == R h tt R hR t t g g l l T T h h 1)( 2 1 1 1 1 12 2 1 20 1 2 0 λ λ λ ≈        +      −+= R h tt T Th 1)( 2 1 1 12 0 λ  R h t =∆λ 2 1 Ví dụ 1. Một con lắc đơn chạy đúng ở mặt đất. Khi đưa nó lên độ cao h = 1,6 (km) thì trong một ngày đêm nó chạy nhanh hay chậm bao nhiêu? Biết bán kính Trái đất là R = 6400 (km). Hướng dẫn giải: Gọi To là chu kì của con lắc khi ở mặt đất, Th là chu kì con lắc ở độ cao 1,6 (km) Ta có = 0T Th R h +1 = 1 + = 1,00025  Th = 1,00025T0 Th > To tại độ cao 1,6 (km) con lắc chạy chậm đi. Thời gian con lắc chạy chậm trong 1 (s) là θ = R h T T T TT hh =−= − 1 00 0 = 2,5.10-4 Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 66 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Vậy trong 1 ngày đêm con lắc chạy chậm 86400.2,5.10–4 = 21,6 (s) Ví dụ 2. Một con lắc đơn dao động trên mặt đất ở 300 C. Nếu đưa con lắc lên cao 1,6 (km) thì nhiệt độ ở đó phải bằng bao nhiêu để chu kỳ dao động của con lắc không đổi. Bán kính trái đất là 6400 (km). Cho biết hệ số nở dài của dây treo con lắc là λ = 2.10–5 K–1 . Hướng dẫn giải: Gọi To là chu kì con lắc ở mặt đất tại nhiệt độ t1 = 300 C, Th là chu kì con lắc ở độ cao 1,6(km) tại nhiệt độ t2 Ta có       +      −+= R h tt T Th 1)( 2 1 1 12 0 λ Để chu kì con lắc không đổi, tức là Th = To ⇔ 11)( 2 1 1 12 =      +      −+ R h ttλ  1 6400 6,1 1)30(10.2. 2 1 1 2 5 =      +      −+ − t ⇔ t2 ≈ 50 C Vậy nhiệt độ tại nơi đó phải là t2 = 50 C. Ví dụ 3. Một con lắc đồng hồ chạy đúng tại mặt đất có gia tốc g = 9,86 (m/s2 ) và nhiệt độ là t1 = 300 C. Đưa đồng hồ lên độ cao 640 (m) so với mặt đất thì ta thấy rằng đồng hồ vẫn chạy đúng. Giải thích hiện tượng và tính nhiệt độ tại độ cao đó, biết hệ số nở dài của dây treo con lắc là λ = 2.10–5 K–1 , và bán kính trái đất là R = 6400 (km). Hướng dẫn giải: Giải thích hiện tượng: Khi đưa con lắc đơn lên cao thì gia tốc giảm do       + = = 2 20 )( hR GM g R GM g h Mặt khác, khi càng lên cao thì nhiệt độ càng giảm nên chiều dài của dây treo cũng giảm theo. Từ đó T = 2π g l có thể sẽ không thay đổi. Tính nhiệt độ tại độ cao h = 640 (m). Theo chứng minh trên, để chu kỳ không thay đổi thì R h t =∆λ 2 1 ⇔ |∆t| = = 5 10.2.6400 64,0.2 − Khi lên cao nhiệt độ giảm nên t2 = 200 C. Ví dụ 4. Ở mặt đất một con lắc đơn có chu kì T = 2 (s). Biết khối lượng Trái đất gấp 81 lần khối lượng Mặt trăng và bán kính Trái đất gấp 3,7 lần bán kính Mặt Trăng. Tìm chu kì con lắc khi đưa con lắc lên Mặt trăng. Hướng dẫn giải: Chu kì con lắc khi ở Trái đất: g l T π2= Chu kì con lắc khi ở Mặt trăng: ' 2' g l T π= với g’ = 2 2 .81 7,3. R GM  43,2 7,3 81 ' ' 2 === g g T T  T’ = 2,43T = 2,43.2 = 4,86 s Vậy chu kì con lắc khi ở mặt trăng là 4,86 (s). Ví dụ 5. Con lắc của một đồng hồ coi như một con lắc đơn. Đồng hồ chạy đúng khi ở mặt đất. Ở độ cao 3,2 km nếu muốn đồng hồ vẫn chạy đúng thì phải thay đổi chiều dài con lắc như thế nào? Biết bán kính trái đất R = 6400 km. Hướng dẫn giải: Chu kì con lắc ở mặt đất: g l T π2= Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 67 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Chu kì con lắc ở độ cao h: ' 2' g l T π= với g’ = 2 )( hR GM + Để đồng hồ chạy đúng khi ở độ cao h thì T’ = T ⇔ ' ' 2 g l π = g l π2 ⇔ g g l l '' = ⇔ R h R h hR R l l 2 11 )( ' 2 2 2 −≈      += + = − ⇔ 1000 1 6400 2,3.22 −=−=−= ∆ R h l l Vậy cần phải giảm chiều dài dây một đoạn bằng chiều dài ban đầu. Ví dụ 6. Một đồng hồ quả lắc chạy đúng giờ tại Hà Nội với T = 2 (s), ở nhiệt độ trung bình bằng 200 C gồm vật nặng m và thanh treo mảnh, nhẹ bằng kim loại có hệ số nở dài λ 2.10-5 K-1 . Đưa đồng hồ vào thành phố Hồ Chí Minh có nhiệt độ trung bình 300 C thì đồng hồ chạy nhanh hay chậm so với Hà Nội và nhanh chậm mỗi ngày bao nhiêu? Biết gia tốc trọng trường ở thành phố Hồ Chí Minh là g′ = 9,787 m/s2 và ở Hà nội là g = 9,793 m/s2 Hướng dẫn giải: Đưa đồng hồ từ Hà Nội vào thành phố Hồ Chí Minh do nhiệt độ và gia tốc trọng trường g thay đổi nên đồng hồ sẽ chạy sai. Xét sự thay đổi chu kì theo nhiệt độ: + Ở Hà Nội nhiệt độ t1: g l T 1 2π= + Ở TP Hồ Chí Minh nhiệt độ t2: g l T 2 2π= với ℓ2 = ℓ1(1+λ∆t)  2 1 1 2 1 2 )1(1 tt l l T T ∆+=∆+== λλ Áp dụng công thức gần đúng: (1 +ε)n = 1 + nε  tt T T ∆+=∆+= λλ 2 1 1)1( 2 1 1 2 ⇔ t T T ∆= ∆ λ 2 1 1 Xét sự thay đổi chu kì theo gia tốc trọng trường g: Ở Hà Nội: g l T π2= Ở TP Hồ Chí Minh: ' 2' g l T π= với g′ = g + ∆g  g g g gg g T T ∆ −= ∆ + == 2 1 1 1 1 ' ' ⇔ g g T T ∆ −= ∆ 2 1 Vậy độ biến đổi chu kì của con lắc khi đưa từ Hà Nội vào thành phố Hồ Chí Minh là: t T T ∆= ∆ λ 2 1 g g∆ − 2 1 = .2.10-5 (30-20) - 4 10.06,4 793,9 )793,9787,9( 2 1 − = − > 0 Chu kì tăng, nên đồng hồ chạy chậm trong một ngày đêm là ψ = = ∆ ≈ ∆ 86400.86400. 12 T T T T 35 s BÀI GIẢNG CÁC DẠNG BÀI TẬP CON LẮC ĐƠN – PHẦN 2 DẠNG 3. CHU KỲ CON LẮC ẢNH HƯỞNG BỞI LỰC ĐIỆN TRƯỜNG Khi đặt con lắc vào điện trường đều có véc tơ cường độ điện trường E  thì nó chịu tác dụng của Trọng lực P  và lực điện trường EqF  .= , hợp của hai lực này ký hiệu là FPP  +=' , (1). Với P’ được gọi là trọng lực hiệu dụng hay trọng lực biểu kiến. Ta xét một số trường hợp thường gặp: a) Trường hợp 1: E  có hướng thẳng đứng xuống dưới (hay ký hiệu là E  ↓). Khi đó thì để xác định chiều của F  ta cần biết dấu của q. * Nếu q < 0, khi đó EF  ↓↑ , (hay F  ngược chiều với E  ). Từ đó F  hướng thẳng đứng lên trên, từ (1) ta được: P’ = P - F ⇔ mg’ = mg - |q|E ⇔ m Eq gg −=' Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 68 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng  Chu kỳ dao động của con lắc khi đặt trong điện trường là m Eq g l g l T − == ππ 2 ' 2' * Nếu q > 0, khi đó EF  ↑↑ , (hay F  cùng chiều với E  ). Từ đó F  hướng thẳng đứng xuống dưới, từ (1) ta được: P’ = P + F ⇔ mg’ = mg + |q|E ⇔ m Eq gg +='  Chu kỳ dao động của con lắc khi đặt trong điện trường là m Eq g l g l T + == ππ 2 ' 2' b) Trường hợp 2: E  có hướng thẳng đứng lên trên. * Nếu q < 0, khi đó khi đó EF  ↓↑ ⇒ ↓F  , từ (1) ta được: P’ = P + F ⇔ mg’ = mg + |q|E ⇔ m Eq gg +='  Chu kỳ dao động của con lắc khi đặt trong điện trường là m Eq g l g l T + == ππ 2 ' 2' * Nếu q > 0, khi đó khi đó EF  ↑↑ ⇒ ↑F  , từ (1) ta được: P’ = P - F ⇔ mg’ = mg - |q|E ⇔ m Eq gg −='  Chu kỳ dao động của con lắc khi đặt trong điện trường là m Eq g l g l T − == ππ 2 ' 2' Nhận xét : Tổng hợp cả hai trường hợp và các khả năng trong hai trường hợp trên ta thấy rằng khi véc tơ cuờng độ điện truờng E có phương thẳng đứng (chưa xác định lên trên hay xuống dưới) thì ta luôn có m Eq gg ±=' . Từ đây, dựa vào gia tốc g’ lớn hơn hay nhỏ hơn g và dấu của điện tích q ta có thể xác định được ngay chiều của véc tơ cường độ điện trường. c) Trường hợp 3: E  có phuơng ngang, khi đó F  cũng có phương ngang. Do trọng lực P hướng xuống nên PF  ⊥ Từ đó, 222 ' FPP += ⇔ ( ) ( ) ( )222 ' Eqmgmg += ⇒ 2 2 '         += m Eq gg ⇒ ' 2' g l T π= Góc lệch của con lắc so với phương ngang (hay còn gọi là vị trí cân bằng của con lắc trong điện trường) là α được cho bởi tanα = = Ví dụ 1. Một con lắc đơn có chiều dài ℓ = 1 (m), khối lượng m = 50 (g) được tích điện q = –2.10–5 C dao động tại nơi có g = 9,86 (m/s2 ). Đặt con lắc vào trong điện trường đều E  có độ lớn E = 25 (V/cm). Tính chu kỳ dao động của con lắc khi a) E  hướng thẳng đứng xuống dưới. b) E  hướng thẳng đứng lên trên. c) E  hướng ngang. Hướng dẫn giải: a) Do    < ↓ 0q E   ↑F  Do đó P’ = P - F ⇔ mg’ = mg - |q|E ⇔ m Eq gg −=' thay số ta được g’ = 8,86 m/s2 Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 69 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Chu kỳ dao động của con lắc trong điện trường là ' 2' g l T π= ≈ 2,11 s b) Do    < ↑ 0q E   ↓F  Do đó P’ = P + F ⇔ mg’ = mg + |q|E ⇔ m Eq gg +=' thay số ta được g’ = 10,86 m/s2 Chu kỳ dao động của con lắc trong điện trường là ' 2' g l T π= ≈ 1,9 s c) E  hướng ngang ⇒ 2 2 '         += m Eq gg ≈ 9,91 m/s2 Chu kỳ dao động của con lắc trong điện trường là ' 2' g l T π= ≈ 1,96 s Ví dụ 2. (Đề thi tuyển sinh đại học 2010) Một con lắc đơn có chiều dài dây treo ℓ = 50 (cm) và vật nhỏ có khối lượng m = 0,01 (kg) mang điện tích q = 5.10–6 C, được coi là điện tích điểm. Con lắc dao động điều hòa trong điện trường đều mà vector cường độ điện trường có độ lớn E = 104 (V/m) và hướng thẳng đứng xuống dưới. Lấy g = 10 (m/s2 ), π = 3,14. Tính chu kỳ dao động điều hòa của con lắc. Hướng dẫn giải: Do    > ↓ 0q E   ↓F  Do đó P’ = P + F ⇔ mg’ = mg + |q|E ⇔ m Eq gg +=' thay số ta được g’ = 15 m/s2 Chu kỳ dao động của con lắc trong điện trường là ' 2' g l T π= ≈ 1,62 s Ví dụ 3. Một con lắc đơn có khối lượng vật nặng m = 5 (g), đặt trong điện trường đều có phương ngang và độ lớn E = 2.106 (V/m). Khi vật chưa tích điện nó dao động với chu kỳ T, khi vật được tích điện tích q thì nó dao động với chu kỳ T′. Lấy g = 10 (m/s2 ), xác định độ lớn của điện tích q biết T’ = Hướng dẫn giải: Từ giải thiết T’ = ⇔ = ⇔ 10 3 ' = g g ⇔ g’ = g Do E  hướng ngang nên 2 2 '         += m Eq gg ⇔ 2 2 2 9 10         +=      m Eq gg ⇔ a2 = g2 ⇔ g m Eq 9 19 = ≈ 4,84 m/s2 Từ đó, 8 6 3 10.21,1 10.2 84,4.10.584,4. − − === E m q C. Vậy độ lớn điện tích của q là 1,21.10–8 (C) Ví dụ 4. (đề thi tuyển sinh đại học 2006) Một con lắc đơn có khối lượng vật nặng m = 2 (g) và một sợi dây mảnh có chiều dài ℓ được kích thích dao động điều hòa. Trong khoảng thời gian ∆t con lắc thực hiện được 40 dao động, khi tăng chiều dài con lắc thêm 7,9 (cm) thì cũng trong khoảng thời gian như trên con lắc thực hiện được 39 dao động. Lấy g = 10 (m/s2 ). a) Ký hiệu chiều dài mới của con lắc là ℓ′. Tính ℓ, ℓ′. b) Để con lắc có chiều dài ℓ′ có cùng chu kỳ với con lắc có chiều dài ℓ, người ta truyền cho vật một điện tích q = 0,5.10–8 C rồi cho nó dao động điều hòa trong điện trường đều E  có các đường sức hướng thẳng đứng. Xác định chiều và độ lớn của véc tơ cường độ điện trường. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 70 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Hướng dẫn giải: a) Xét trong khoảng thời gian ∆t ta có : 40.T = 39.T’ ⇔ 40 39 ' = T T ⇔ 40 39 ' = l l  2 40 39 '       = l l (1) Theo bài, chiều dài lúc sau được tăng lên 7,9 cm nên có ℓ’ = ℓ + 7, 9 (2) Giải (1) và (2) ta được    = = cml cml 160' 1,152 b) Khi chu kỳ con lắc không đổi tức T = T’ ⇔ =  g’ = = = 10,3 m/s2 Do cường độ điện trường hướng thẳng đứng nên ta có m Eq gg ±=' , mà g’ > g  m Eq gg +=' Phương trình trên chứng tỏ lực điện trường hướng xuống, và do q > 0 nên véc tơ cường độ điện trường cùng hướng với lực F. Vậy véc tơ cường độ điện trường E  có phương thẳng đứng hướng xuống dưới và độ lớn tính từ biểu thức m Eq gg +='  q ggm E )'( − = = 2.10-5 (V/m) Ví dụ 5. Một con lắc đơn dài 1 (m), vật nặng khối lượng m = 400 (g) mang điện tích q = -4.10–6 C a) Khi vật ở vị trí cân bằng bền, người ta truyền cho nó vận tốc vo, vật dao động điều hoà quanh vị trí cân bằng này. Tìm chu kì dao động của con lắc, lấy g = 10 m/s2 . b) đặt con lắc vào vùng không gian có điện trường đều (có phương trùng với phương của trọng lực) thì chu kì dao động của con lắc là 2,04 (s). Xác định hướng và độ lớn của điện trường. Hướng dẫn giải: a) Chu kì dao động g l T π2= = 1,986 (s) b) Ta có        = = g l T g l T ' 2' 2 π π  ' ' g g T T = > 1 ⇔ g’ < g  m Eq gg −=' (*)  F  ngược chiều P  mà q < 0 nên E  ngược chiều F  . Vậy E  cùng chiều P  (hay E  có hướng thẳng đứng hướng xuống ) Từ (*) ⇒ m Eq g T l −=2 2 ' 4π ⇔ q m T l gE       −= 2 2 ' 4π = 62 2 10.4 4,0 04,2 14 10 −      − π = 8,48.105 V/m Ví dụ 6. Có ba con lắc cùng chiều dài dây treo, cùng khối lượng. Con lắc thứ nhất và con lắc thứ hai mang điện tích q1 và q2, con lắc thứ ba không mang điện tích. Chu kì dao động điều hoà của chúng trong điện trường có phương thẳng đứng lần lượt là T1, T2 và T3 với T1 = T3, T2 = T3. Tính q1 và q2 biết q1 + q2 = 7,4.10-8 C. Hướng dẫn giải: Con lắc thứ nhất mang điện tích q1 có chu kì: 1 1 2 g l T π= với m Eq gg 1 1 += Con lắc thứ nhất mang điện tích q có chu kì: 2 2 2 g l T π= với m Eq gg 2 2 += Con lắc thứ ba không mang điện tích có chu kì: 3 3 2 g l T π= Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 71 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Theo đề ta có       =⇔=      +⇔=→= =⇔=+⇔=→= E mg qg m Eq gggTT E mg qg m Eq gggTT 4 5 9494 3 2 8 99 3 1 2 2 232 1 1 131  4,6 2 1 = q q Mặt khác ta lại có q1 + q2 = 7,4.10-8 C      = = − − Cq Cq 8 2 8 1 10 10.4,6 Ví dụ 7. Một con lắc đơn có chiều dài 1 m treo vào điểm O cố định. Khi dao động con lắc luôn chịu tác dụng của lực F  không đổi, có phương vuông góc với trọng lực P  và có độ lớn bằng . Tìm vị trí cân bằng và chu kì con lắc. Lấy g = 10 m/s2 . Hướng dẫn giải: Chu kì con lắc khi chưa có lực tác dụng là g l T π2= và khi có lực là ' 2' g l T π= Do PF  ⊥ và F = nên P' = 3 2 3 2 222 PP PFP =+=+  g’ = g = .10 = 11,547 m/s2  ' 2' g l T π= = 1,849 s Ở vị trí cân bằng, góc giữa dây treo và phương thẳng đứng là α xác định bởi tanα =  α = 300 Ví dụ 8. Một con lắc đơn có chiều dài 0,64 m dao động ở nơi có g = 9,8 m/s2 . Quả nặng của con lắc là quả cầu nhỏ bằng sắt non, khối lượng 10 (g). Con lắc dao động trong từ trường đều, lực từ tác dụng vào quả cầu có cường độ 0,002 N và có phương thẳng đứng. Tính chu kì con lắc. Hướng dẫn giải: Lực từ tác dụng vào quả cầu F = 0,002 N. Khi con lắc chịu tác dụng của lực từ F thì ta có '.' gmFPP  =+= Ta coi con lắc dao động trong trọng lực hiệu dụng P’ = mg’ Chu kì của con lắc khi đó là ' 2' g l T π= Khi lực F  cùng chiều với P  Từ (*) ⇒ P’ = P + F ⇔ g’ = g + = 9,8 + = 10 m/s2 Chu kì con lắc ' 2' g l T π= = 1,59 s Khi lực F  ngược chiều với P  Từ (*) ⇒ P’ = P - F ⇔ g’ = g - = 9,8 - = 9,6 m/s2 Chu kì con lắc ' 2' g l T π= = 1,62 s DẠNG 4. CHU KỲ CON LẮC ẢNH HƯỞNG BỞI LỰC QUÁN TÍNH Khi đặt con lắc vào một vật đang chuyển động với gia tốc a thì nó chịu tác dụng của Trọng lực P  và lực quán tính amFqt  −= , hợp của hai lực này ký hiệu là '.' gmFPP qt  =+= ⇔ agg  −=' (1) a) Trường hợp 1: Vật chuyển động thẳng đứng lên trên. Lúc này, ta cũng chỉ biết qtF  có phuơng thẳng đứng, còn chiều của qtF  thì ta phải xác định đuợc tính chất của chuyển động là nhanh dần đều hay chậm dần đều. * Nếu vật chuyển động nhanh dần đều lên trên, khi đó ↑→a  g’ = g + a⇒ ' 2' g l T π= = ag l T + = π2' Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 72 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng * Nếu vật chuyển động chậm dần đều lên trên, khi đó ↓→a  g’ = g - a⇒ ' 2' g l T π= = ag l T − = π2' b) Trường hợp 2: Vật chuyển động thẳng đứng xuống dưới. * Nếu vật chuyển động nhanh dần đều xuống dưới, khi đó ↓→a  g’=g-a⇒ ' 2' g l T π= = ag l T − = π2' * Nếu vật chuyển động chậm xuống dưới, khi đó ↑→a  g’ = g + a⇒ ' 2' g l T π= = ag l T + = π2' c) Trường hợp 3: Vật chuyển động đều theo phương ngang. Khi đó ga  ⊥  g’2 = g2 + a2 ⇔ g’ = 22 ag +  22 2' ag l T + = π Vị trí cân bằng mới của con lắc hợp với phương thẳng đứng một góc α xác định bởi tanα =  a = g.tanα Ví dụ 1. Một con lắc đơn đuợc treo vào trần một thang máy tại nơi có gia tốc g = 9,86 (m/s2 ). Khi thang máy đứng yên thì con lắc dao động với chu kỳ T = 2 (s). Tìm chu kỳ dao động của con lắc khi a) thang máy đi lên nhanh dần đều với gia tốc a = 1,14 (m/s2 ). b) thang máy đi lên đều. c) thang máy đi lên chậm dần đều với gia tốc a = 0,86 (m/s2 ). Hướng dẫn giải: a) Khi thang máy đi lên nhanh dần đều thì ↑a  nên g’ = g + a = 9,86 + 1,14 = 11 (m/s2 ) Chu kỳ dao động của con lắc đơn là ' 2' g l T π= ⇒ 8,9 11' ' == g g T T  T’ = 1,887 s b) Khi thang máy đi lên đều thì a = 0 khi đó T’ = T = 2 (s) c) Khi thang máy đi lên chậm dần đều thì ↓a  nên g’ = g – a = 9,86 – 0,86 = 9 (m/s2 ) Chu kỳ dao động của con lắc đơn là ' 2' g l T π= ⇒ 86,9 11' ' == g g T T  T’ = 2,09 s Ví dụ 2. Con lắc đơn gồm dây mảnh dài ℓ = 1 (m), có gắn quả cầu nhỏ khối lượng m = 50 (g) được treo vào trần một toa xe đang chuyển động nhanh dần đều trên đường nằm ngang với gia tốc a = 3 (m/s2 ). Lấy g = 10 (m/s2 ). a) Xác định vị trí cân bằng của con lắc. b) Tính chu kỳ dao động của con lắc. Hướng dẫn giải: a) Khi con lắc cân bằng thì nó hợp với phương thẳng đứng một góc α xác định bởi tanα = a/g Thay a = 3 m/s2 , g = 10 m/s2 ta được tanα = 0,3  α = 0,29 (rad). b) Do ga  ⊥  g’2 = g2 + a2 ⇔ g’ = 22 ag + = Khi đó, chu kỳ dao động của con lắc đơn đuợc đặt trên vật là  109 2 ' 2' l g l T ππ == = 1,94 (s) TRẮC NGHIỆM CÁC DẠNG BÀI TẬP VỀ CON LẮC ĐƠN - PHẦN 1 + 2 Bài toán về năng lượng, phương trình dao động của con lắc đơn Câu 1: Một con lắc đơn có chiều dài ℓ, vật năng có khối lượng m dao động điều hòa. Nếu chọn mốc thế năng tại vị trí cân bằng của vật thì thế năng của con lắc ở li độ góc α có biểu thức là A. mgℓ (3 – 2cosα). B. mgℓ (1 – sinα). C. mgℓ (1 + cosα). D. mgℓ (1 – cosα). Câu 2: Một con lắc đơn gồm vật có khối lượng m = 100 (g), dây treo dài 80 cm dao động tại nơi có g =10 m/s2 . Ban đầu lệch vật khỏi phương thẳng đứng một góc 100 rồi thả nhẹ. Khi vật đi qua vị trí cân bằng thì vận tốc và lực căng dây là A. v = ± m/s; τ = 1,03 N. B. v = m/s; τ = 1,03 N. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 73 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng C. v = 5,64 m/s; τ = 2,04 N D. v = ± 0,24 m/s; τ = 1 N Câu 3: Khi qua vị trí cân bằng, con lắc đơn có tốc độ v = 100 cm/s. Lấy g = 10 m/s2 thì độ cao cực đại là A. hmax = 2,5 cm. B. hmax = 2 cm. C. hmax = 5 cm. D. hmax = 4 cm. Câu 4: Một con lắc đơn dao động với biên độ góc αo nhỏ. Chọn mốc thế năng ở vị trí cân bằng. Công thức tính thế năng của con lắc ở li độ góc α nào sau đây là sai? A. Et = mgℓ(1 -cosα). B. Et = mgℓcos α. C. Et = 2mgℓsin2 . D. Et = mgℓsinα2 . Câu 5: Một con lắc đơn dao động với biên độ góc α0 < 900 . Chọn mốc thế năng ở vị trí cân bằng. Công thức tính cơ năng của con lắc nào sau đây là sai? A. E = mv2 + mgℓ(1-cosα) B. E = mgℓ(1-cosα0) C. E = mv 2 max D. E = mgℓcosα0 . Câu 6: Một con lắc đơn có chiều dài dây treo là ℓ, khối lượng vật nặng là m, dao động tại nơi có gia tốc g. Biết con lắc dao động điều hòa với biên độ góc nhỏ α, công thức tính thế năng của con lắc là A. mgℓ B. mgℓ C. mgℓ2 D. Câu 7: Một con lắc đơn có chiều dài 98 cm, khối lượng vật nặng là 90 (g), dao động với biên độ góc α0 = 60 tại nơi có gia tốc trọng trường g = 9,8 m/s2 . Cơ năng dao động điều hòa của con lắc có giá trị bằng A. W = 0,0047 J. B. W = 1,58 J. C. W = 0,09 J. D. W = 1,62 J. Câu 8: Một con lắc đơn có khối lượng m = 1 kg, độ dài dây treo ℓ = 2 m, góc lệch cực đại của dây so với đường thẳng đứng α = 0,175 rad. Chọn mốc thế năng trọng trường ngang với vị trí thấp nhất, g = 9,8 m/s2 . Cơ năng và vận tốc của vật nặng khi nó ở vị trí thấp nhất là A. E = 2 J; vmax = 2 m/s B. E = 0,3 J; vmax = 0,77 m/s C. E = 0,3 J; vmax = 7,7 m/s D. E = 3 J; vmax =7,7 m/s. Câu 9: Một con lắc đơn có chiều dài dây treo ℓ = 20 cm dao động tại nơi có g = 9,8 m/s2 . Ban đầu người ta kéo vật lệch khỏi phương thẳng đứng một góc 0,1 rad rồi truyền cho vật một vận tốc v = 14 cm/s về VTCB. Chọn gốc thời gian lúc vật đi qua VTCB lần thứ nhất, chiều dương là chiều lệch vật thì phương trình li độ dài của vật là: A. s = 0,02sin(7t + π) m B. s = 0,02sin(7t - π) m C. s = 0,02sin(7t) m D. s = 0,02sin(7t) m Câu 10: Một con lắc đơn chiều dài 20 cm dao động với biên độ góc 60 tại nơi có g = 9,8 m/s2 . Chọn gốc thời gian lúc vật đi qua vị trí có li độ góc 30 theo chiều dương thì phương trình li độ góc của vật là A. α = .sin(7t + 5π/6) rad. B. α = .sin(7t – 5π/6) rad. C. α = .sin(7t + π/6) rad. D. α = .sin(7t – π/6) rad. Câu 11: Một con lắc đơn có chiều dài dây treo 1 m dao động tại nơi có g = π2 m/s2 . Ban đầu kéo vật khỏi phương thẳng đứng một góc αo = 0,1 rad rồi thả nhẹ, chọn gốc thời gian lúc vật bắt đầu dao động thì phương trình li độ dài của vật là A. s = 0,1cos(πt + π/2) m. B. s = 0,1cos(πt – π/2) m. C. s = 10cos(πt) cm. D. s = 10cos(πt + π) cm. Chu kỳ con lắc đơn chịu ảnh hưởng nhiệt độ, độ cao Câu 12: Khi đưa một con lắc đơn lên cao theo phương thẳng đứng (coi chiều dài của con lắc không đổi) thì tần số dao động điều hoà của nó sẽ A. tăng vì tần số dao động điều hoà của nó tỉ lệ nghịch với gia tốc trọng trường. B. giảm vì gia tốc trọng trường giảm theo độ cao. C. không đổi vì chu kỳ dao động điều hoà của nó không phụ thuộc vào gia tốc trọng trường. D. tăng vì chu kỳ dao động điều hoà của nó giảm. Câu 13: Xét dao động điều hoà của con lắc đơn tại một địa điểm trên mặt đất. Khi con lắc đơn đi từ biên về vị trí cân bằng thì A. độ lớn li độ tăng. B. tốc độ giảm. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 74 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng C. thế năng tăng. D. độ lớn lực hồi phục giảm. Câu 14: Một con lắc đơn dao động điều hoà trên mặt đất với chu kỳ To. Khi đưa con lắc lên độ cao h bằng 1/100 bán kính trái đất, coi nhiệt độ không thay đổi. Chu kỳ con lắc ở độ cao h là A. T = 1,01To B. T = 1,05To C. T = 1,03To D. T = 1,04To Câu 15: Một con lắc dao động đúng ở mặt đất, bán kính trái đất 6400 km. Khi đưa lên độ cao 4,2 km thì nó dao động nhanh hay chậm bao nhiêu trong một ngày đêm? A. Nhanh 56,7 (s). B. Chậm 28,35 (s). C. Chậm 56,7 (s). D. Nhanh 28,35 (s). Câu 16: Một con lắc dơn dao động với chu kỳ 2 (s) ở nhiệt độ 250 C, dây treo làm bằng kim loại có hệ số nở dài 2.10–5 K–1 . Khi nhiệt độ tăng lên đến 450 C thì nó dao động nhanh hay chậm với chu kỳ là bao nhiêu? A. Nhanh 2,0004 (s). B. Chậm 2,0004 (s). C. Chậm 1,9996 (s). D. Nhanh 1,9996 (s). Câu 17: Một đồng hồ quả lắc chạy đúng giờ trên mặt đất ở nhiệt độ 250 C. Biết hệ số nở dài dây treo con lắc α = 2.10–5 K–1 , khi nhiệt độ ở đó 200 C thì sau một ngày đêm, đồng hồ sẽ chạy A. chậm 4,32 (s) B. nhanh 4,32 (s) C. nhanh 8,64 (s) D. chậm 8,64 (s) Câu 18: Một con lắc dơn dao động với đúng ở nhiệt độ 250 C, dây treo làm bằng kim loại có hệ số nở dài 2.10–5 K–1 . Khi nhiệt độ tăng lên đến 450 C thì nó dao động nhanh hay chậm bao nhiêu trong một ngày đêm? A. Chậm 17,28 (s) B. Nhanh 17,28 (s) C. Chậm 8,64 (s) D. Nhanh 8,64 (s) Câu 19: Một đồng hồ quả lắc đếm giây có chu kỳ T = 2 (s), mỗi ngày nhanh 90 (s), phải điều chỉnh chiều dài của con lắc thế nào để đồng hồ chạy đúng? A. Tăng 0,2% B. Giảm 0,1% C. Tăng 1% D. Giảm 2% Câu 20: Một đồng hồ quả lắc mỗi ngày chậm 130 (s) phải điều chỉnh chiều dài của con lắc thế nào để đồng hồ chạy đúng? A. Tăng 0,2% B. Giảm 0,2% C. Tăng 0,3% D. Giảm 0,3% Câu 21: Một đồng hồ quả lắc đếm giây có chu kỳ T = 2 (s), mỗi giờ nhanh 10 (s), phải điều chỉnh chiều dài của con lắc thế nào để đồng hồ chạy đúng? A. Tăng 0,56% B. Tăng 5,6% C. Giảm 5,6% D. Giảm 0,56% Câu 22: Một đồng hồ quả lắc mỗi giờ chậm 8 (s), phải điều chỉnh chiều dài của con lắc thế nào để đồng hồ chạy đúng? A. Tăng 0,44% B. Tăng 4,4% C. Giảm 4,4% D. Giảm 0,44% Câu 23: Một con lắc đồng hồ coi như là con lắc đơn. Đồng hồ chạy đúng ở ngang mực nước biển. Đưa đồng hồ lên độ cao 3,2 km so với mặt biển (nhiệt độ không đổi). Biết bán kính Trái đất R = 6400 km, để đồng hồ vẫn chạy đúng thì phải A. tăng chiều dài 1%. B. giảm chiều dài 1%. C. tăng chiều dài 0,1%. D. giảm chiều dài 0,1%. Câu 24: Một đồng hồ quả lắc chạy đúng tại một nơi trên mặt đất ở nhiệt độ 250 C. Nếu cho nhiệt độ tại đó hạ thấp hơn 250 C thì A. đồng hồ chạy chậm. B. đồng hồ chạy nhanh. C. đồng hồ vẫn chạy đúng. D. không thể xác định được. Câu 25: Một đồng hồ quả lắc chạy đúng tại một nơi trên mặt đất, nếu ta đưa đồng hồ lên độ cao h thì A. đồng hồ chạy chậm. B. đồng hồ chạy nhanh. C. đồng hồ vẫn chạy đúng. D. không thể xác định được. Câu 26: Một con lắc dao động đúng ở mặt đất với chu kỳ 2 (s), bán kính trái đất 6400 km. Khi đưa lên độ cao 3,2 km thì nó dao động nhanh hay chậm? Chu kỳ dao động của nó khi đó là bao nhiêu? A. Nhanh, T = 2,001 (s). B. Chậm, T = 2,001 (s). C. Chậm, T = 1,999 (s). D. Nhanh, T = 1,999 (s). Câu 27: Một con lắc đơn dao động với chu kỳ 2 (s) ở nhiệt độ 400 C, dây treo làm bằng kim loại có hệ số nở dài α = 2.10–5 K–1 . Khi nhiệt độ hạ xuống đến 150 C thì nó dao động nhanh hay chậm với chu kỳ là: Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 75 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng A. Nhanh, T = 1,9995 (s). B. Chậm, T = 2,005 (s). C. Nhanh, T = 2,005 (s). D. Chậm, T = 1,9995 (s). Câu 28: Một con lắc dơn dao động với đúng ở nhiệt độ 450 C, dây treo làm bằng kim loại có hệ số nở dài 2.10–5 K–1 . Khi nhiệt độ hạ xuống đến 200 C thì nó dao động nhanh hay chậm bao nhiêu trong một ngày đêm: A. Nhanh 21,6 (s). B. Chậm 21,6 (s). C. Nhanh 43,2 (s). D. Chậm 43,2 (s). Câu 29: Một con lắc dao động đúng ở mặt đất ở nhiệt độ 420 C, bán kính trái đất R = 6400 km, dây treo làm bằng kim loại có hệ số nở dài α = 2.10–5 K–1 . Khi đưa lên độ cao 4,2 km ở đó nhiệt độ 220 C thì nó dao động nhanh hay chậm bao nhiêu trong một ngày đêm? A. Nhanh, T = 39,42 (s). B. Chậm, T = 39,42 (s). C. Chậm, T = 73,98 (s). D. Nhanh, T = 73,98 (s). Câu 30: Một con lắc đơn dao động đúng tại mặt đất ở nhiệt độ 300 C, dây treo làm bằng kim loại có hệ số nở dài α = 2.10–5 K–1 , bán kính trái đất R = 6400 km. Khi đưa con lắc lên độ cao h = 1600 m, để con lắc vẫn dao động đúng thì nhiệt độ ở tại đó phải là A. t = 17,50 C B. t = 23,750 C C. t = 50 C D. t = 7,50 C Câu 31: Một con lắc đơn dao động đúng tại mặt đất ở nhiệt độ 300 C, dây treo làm bằng kim loại có hệ số nở dài α = 2.10–5 K–1 , bán kính trái đất R = 6400 km. Khi đưa con lắc lên độ cao h, ở đó nhiệt độ là 200 C, để con lắc dao động đúng thì A. h = 6,4 km. B. h = 640 m. C. h = 64 km. D. h = 64 m. Chu kỳ con lắc đơn chịu ảnh hưởng của lực điện trường Câu 32: Một con lăc đơn có vật nặng m = 80 (g), đặt trong môi điện trường đều có véc tơ cường độ điện trường E  thẳng đứng, hướng lên, có độ lớn E = 4800 V/m. Khi chưa tích điện cho quả nặng, chu kỳ dao động của con lắc với biên độ góc nhỏ là To = 2 (s), tại nơi có g = 10 m/s2 . Tích cho vật nặng điện tích q = 6.10–5 C thì chu kỳ dao động của nó là A. T’ = 1,6 (s). B. T’ = 1,72 (s). C. T’ = 2,5 (s). D. T’ = 2,36 (s). Câu 33: Một con lắc đơn có chu kỳ T = 2 (s) tại nơi có g = π2 =10 m/s2 , quả cầu có khối lượng m = 10 (g), mang điện tích q = 0,1 µC. Khi dặt con lắc trong điện trường đều có véctơ cường độ điện trường hướng từ dưới lên thẳng đứng có E = 104 V/m. Khi đó chu kỳ con lắc là A. T = 1,99 (s). B. T = 2,01 (s). C. T = 2,1 (s). D. T = 1,9 (s). Câu 34: Một con lắc đơn dao động nhỏ tại nơi có g = 10 m/s2 với chu kỳ T = 2 (s), vật có khối lượng m = 200 (g) mang điện tích q = 4.10–7 C. Khi đặt con lắc trên vào trong điện đều có E = 5.106 V/m nằm ngang thì vị trí cân bằng mới của vật lệch khỏi phương thẳng đứng một góc là A. 0,570 B. 5,710 C. 450 D. 600 Câu 35: Một con lắc đơn dao động nhỏ tại nơi có g = 10 m/s2 với chu kỳ T = 2 (s), vật có khối lượng m = 100 (g) mang điện tích q = –0,4 µC. Khi đặt con lắc trên vào trong điện đều có E = 2,5.106 V/m nằm ngang thì chu kỳ dao động lúc đó là: A. T = 1,5 (s). B. T = 1,68 (s). C. T = 2,38 (s). D. T = 2,18 (s). Câu 36: Tích điện cho quả cầu khối lượng m của một con lắc đơn điện tích q rồi kích thích cho con lắc đơn dao động điều hoà trong điện trường đều cường độ E, gia tốc trọng trường g. Để chu kỳ dao động của con lắc trong điện trường giảm so với khi không có điện trường thì điện trường hướng có hướng A. thẳng đứng từ dưới lên và q > 0. B. nằm ngang và q < 0. C. nằm ngang và q = 0. D. thẳng đứng từ trên xuống và q < 0. Câu 37: Một hòn bi nhỏ khối lượng m treo ở đầu một sợi dây và dao động nhỏ tại nơi có gia tốc trọng trường g. Chu kỳ dao động thay đổi bao nhiêu lần nếu hòn bi được tích một điện tích q > 0 và đặt trong một điện trường đều có vectơ cường độ E thẳng đứng hướng xuống dưới sao cho qE = 3mg. A. tăng 2 lần B. giảm 2 lần C. tăng 3 lần D. giảm 3 lần Câu 38: Một con lắc đơn gồm một dây treo ℓ = 0,5 m, vật có khối lượng m = 40 (g) mang điện tich q = –8.10–5 C dao động trong điện trường đều có phương thẳng đứng có chiều hướng xuống và có cường độ Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 76 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng E = 40 V/cm, tại nơi có g = 9,79 m/s2 . Chu kỳ dao động của con lắc khi đó là A. T’= 2,4 (s). B. T’ = 3,32 (s). C. T’ = 1,66 (s). D. T’ = 1,2 (s). Câu 39: Một con lắc đơn gồm một quả cầu nhỏ bằng kim loại có khối lượng m = 100 (g) được treo vào một sợi dây có chiều dài ℓ = 0,5 m tại nơi có gia tốc trọng trường g = 10 m/s2 . Tích điện cho quả cầu đến điện tích q = –0,05 C rồi cho nó dao động trong điện trường đều có phương nằm ngang giữa hai bản tụ điện. Hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện là U = 5 V, khoảng cách giữa hai bản là d = 25 cm. Kết luận nào sau đây là đúng khi xác định vị trí cân bằng của con lắc? A. Dây treo có phương thẳng đứng B. Dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 300 C. Dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 450 D. Dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 600 Câu 40: Một con lắc đơn có T = 2 (s) tại nơi có g = π2 = 10 m/s2 , quả cầu có m = 200 (g), mang điện tích q = 10-7 C. Khi đặt con lắc trong điện trường đều có véctơ cường độ điện trường thẳng đứng hướng từ dưới lên và có độ lớn E = 2.104 V/m. Khi đó chu kỳ con lắc là A. T’ = 2,001 (s). B. T’ = 1,999 (s). C. T’ = 2,010 (s). D. T’ = 2,100 (s). Chu kỳ con lắc đơn chịu ảnh hưởng của lực quán tính Câu 41: Một con lắc đơn được treo vào trần của một chiếc xe chạy nhanh dần đều với gia tốc a = 10 m/s2 . Lấy g =10 m/s2 . Điều nào sau đây là đúng khi nói về vị trí cân bằng của con lắc? A. Dây treo có phương thẳng đứng B. Dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 300 C. Dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 450 D. Dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 600 Câu 42: Chu kỳ của một con lăc đơn ở điều kiện bình thường là 1 (s), nếu treo nó trong thang máy đang đi lên cao chậm dần đều thì chu kỳ của nó sẽ A. giảm đi B. tăng lên C. không đổi D. có thể xảy ra cả 3 khả năng trên Câu 43: Một con lắc dao động với chu kỳ T = 1,6 (s) tại nơi có g = 9,8 m/s2 . Người ta treo con lắc vào trần thang máy đi lên nhanh dần đều với gia tốc a = 0,6 m/s2 , khi đó chu kỳ dao động của con lắc là A. T’ = 1,65 (s) B. T’ = 1,55 (s). C. T’ = 0,66 (s) D. T’ = 1,92 (s) Câu 44: Một con lắc dao động với chu kỳ T = 1,8 (s) tại nơi có g = 9,8 m/s2 . Người ta treo con lắc vào trần thang máy đi xuống nhanh dần đều với gia tốc a = 0,5 m/s2 , khi đó chu kỳ dao động của con lắc là A. T’ = 1,85 (s) B. T’ = 1,76 (s) C. T’ = 1,75 (s) D. T’ = 2,05 (s) Câu 45: Một con lắc đơn dao động điều hoà trong một ô tô chuyển động thẳng trên đường ngang. A. Khi ô tô chuyển động đều, chu kỳ dao động tăng. B. Khi ô tô chuyển động đều, chu kỳ dao động giảm. C. Khi ô tô chuyển động nhanh dần đều, chu kỳ dao động giảm. D. Khi ô tô chuyển động nhanh dần đều, chu kỳ dao động tăng. Câu 46: Một con lắc đơn có chu kỳ dao động To = 2,5 (s) tại nơi có g = 9,8 m/s2 . Treo con lắc vào trần một thang máy đang chuyển động đi lên nhanh dần đều với gia tốc a = 4,9 m/s2 . Chu kỳ dao động của con lắc trong thang máy là A. T’ = 1,77 (s) B. T’ = 2,04 (s) C. T’ = 2,45 (s) D. T’ = 3,54 (s) Câu 47: Một con lắc đơn có chu kỳ dao động với biên độ góc nhỏ To = 1,5 (s). Treo con lắc vào trần một chiếc xe đang chuyển động trên mặt đường nằm ngang thì khi ở VTCB dây treo con lắc hợp với phương thẳng đứng một góc α = 300 . Chu kỳ dao động của con lắc trong xe là A. T’ = 2,12 (s) B. T’ = 1,61 (s) C. T’ = 1,4 (s) D. T’ = 1,06 (s) Câu 48: Một con lắc đơn được treo dưới trần một thang máy đứng yên có chu kỳ dao động là To. Khi thang máy chuyển động xuống dưới với vận tốc không đổi thì chu kỳ là T1, còn khi thang máy chuyển Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 77 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng động nhanh dần đều xuống dưới thì chu kỳ là T2. Khi đó A. To = T1 = T2 B. To = T1 < T2 C. To = T1 > T2 D. To < T1 < T2 NĂNG LƯỢNG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA I. ĐỘNG NĂNG, THẾ NĂNG, CƠ NĂNG * Động năng: Ed = mv2 = m[ -ωAsin( (ωt + φ)]2 = mω2 A2 sin2 (ωt + φ) * Thế năng: Et = kx2 = k[Acos(ωt + φ)]2 = mω2 A2 cos(ωt + φ) * Cơ năng: E = Ed + Et = mv2 + kx2 = mω2 A2 = kA2 Nhận xét: Ta có E = Edmax= Etmax  mv2 max = kx2 max = kA2 = mω2 A2 Đơn vị: m (kg); k (N/m); A, x (m); E; Ed ; E t (J). Ví dụ 1: Một con lắc lò xo có biên độ dao động 5 cm, có vận tốc cực đại 1 m/s và có cơ năng 1 J. Tính độ cứng của lò xo, khối lượng của vật nặng và tần số dao động của con lắc. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Đ/s: k = 800 N/m; ω = 20 rad/s; f = 3,2 Hz. Ví dụ 2: Một con lắc lò xo có độ cứng k = 150 N/m và có năng lượng dao động là E = 0,12 J. Khi con lắc có li độ là 2 cm thì vận tốc của nó là 1 m/s. Tính biên độ và chu kỳ dao động của con lắc. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Đ/s: A = 4 cm; T = 0,22 (s). Ví dụ 3: Một con lắc lò xo có khối lượng m = 50 (g), dao động điều hòa trên trục Ox với chu kì T = 0,2 (s) và chiều dài quỹ đạo là 40 cm. Tính độ cứng lò xo và cơ năng của con lắc. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Đ/s: k = 50 N/m; E = 1 J. Ví dụ 4: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm một vật nặng có khối lượng m gắn vào lò xo có khối lượng không đáng kể, có độ cứng k = 100 N/m. Kéo vật nặng xuống về phía dưới, cách vị trí cân bằng 5 2 cm và truyền cho nó vận tốc 20π cm/s thì vật nặng dao động điều hoà với tần số 2 Hz. Cho g = 10 m/s2 , π2 = 10. Tính khối lượng của vật nặng và cơ năng của con lắc. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Đ/s: m = 0,625 kg; E = 0,5 J. II. SỰ BIẾN THIÊN CỦA ĐỘNG NĂNG VÀ THẾ NĂNG Giả sử một vật dao động với phương trình x = Acos(ωt + φ)  v = -ωAsin(ωt + φ), có T = ; f = * Động năng: Ed = mv2 = mω2 A2 sin2 (ωt + φ) = Esin2 (ωt + ϕ) = = 2 )22cos(1 ϕω +− t E = - cos(2ωt +2ϕ) Chu kỳ, tần số dao động của động năng là Td = = () = 0,5T  fd = 2f Thế năng: Et = kx2 = mω2 A2 cos2 (ωt + φ) = Ecos2 (ωt + ϕ) = = 2 )22cos(1 ϕω ++ t E = + cos(2ωt +2ϕ) Chu kỳ, tần số dao động của thế năng là Td = = () = 0,5T  ft = 2f Vậy khi vật dao động điều hòa với chu kỳ T, tần số f thì động năng và thế năng dao động với chu kỳ 0,5T, tần số 2f. Ví dụ: Một con lắc lò xo dao động điều hòa. Biết lò xo có độ cứng 36 N/m và vật nhỏ có khối lượng 100 (g). Lấy π2 = 10. Xác định chu kì và tần số biến thiên tuần hoàn của động năng của con lắc. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Đ/s: Tđ = 1/6 s; fđ = 6 Hz. III. BÀI TOÁN TÌM LI ĐỘ, VẬN TỐC KHI BIẾT MỐI QUAN HỆ GIỮA ĐỘNG NĂNG VÀ THẾ NĂNG Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 78 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng * Khi Ed = nEt        + = + = E n E E n n E t d 1 1 1 ⇔        + ±= + ±= 1 1 n A x A n n v ω * Khi Et = nEd        + = + = E n E E n n E d t 1 1 1 ⇔        + ±= + ±= 1 1 n A v A n n x ω Một số trường hợp đặc biệt: 2 ; 2 3 2 3 ; 2 3 2 2 ; 2 2 A v A xEE A v A xEE A v A xEE dt td td ω ω ω ±=±=→= ±=±=→= ±=±=→= Ví dụ 1: Một vật dao động điều hòa với biên độ A, chu kỳ T. Tìm li độ, tốc độ của vật theo A, T khi a) động năng bằng 4 lần thế năng. ........................................................................................................................................................................ b) thế năng gấp hai lần động năng. ........................................................................................................................................................................ c) thế năng bằng 8 lần động năng. ........................................................................................................................................................................ d) động năng bằng 7 lần thế năng. ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 2: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = Acos(t + ). Tính khoảng thời gian ngắn nhất kể từ khi vật bắt đầu dao động đến thời điểm a) động năng bằng thế năng lần thứ hai. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ b) động năng bằng 3 lần thế năng lần thứ ba. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ c) động năng đạt cực đại lần thứ ba. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ d) thế năng bằng 3 lần động năng lần thứ tư. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ e) thế năng cực đại lần thứ ba. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 3: Một con lắc lò xo có khối lượng vật nhỏ là 50 (g). Con lắc dao động điều hòa theo phương trình: x = Acosωt. Cứ sau khoảng thời gian 0,05 (s) thì động năng và thế năng của vật lại bằng nhau. Lấy π2 = 10. Tính độ cứng của lò xo. Đ/s: k = 50 N/m. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 4: Một con lắc lò xo gồm lò xo nhẹ và vật nhỏ dao động điều hòa theo phương ngang với tần số Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 79 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng góc 10 rad/s. Biết rằng khi động năng và thế năng của vật bằng nhau thì vận tốc của vật có độ lớn bằng 0,6 m/s. Xác định biên độ dao động của con lắc. Đ/s: A = 6 cm. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 5: Một vật nhỏ dao động điều hòa theo phương trình x = 10cos(4πt π/3) cm. Xác định vị trí và vận tốc của vật khi động năng bằng 3 lần thế năng. Đ/s: x = ± 5cm; v = ± 108,8 cm/s ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 6: Một con lắc lò xo dao động điều hòa với tần số góc ω = 10 rad/s và biên độ A = 6 cm. Xác định vị trí và tính độ lớn của vận tốc khi thế năng bằng 2 lần động năng. Đ/s: x = ± 2 cm; v = 34,6 cm/s. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 7: Con lắc lò xo gồm vật nhỏ có khối lượng m = 400 (g) và lò xo có độ cứng k. Kích thích cho vật dao động điều hòa với cơ năng E = 25 mJ. Khi vật đi qua li độ -1 cm thì vật có vận tốc -25 cm/s. Xác định độ cứng của lò xo và biên độ của dao động. Đ/s: k = 250 N/m. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 8: Một con lắc lò xo thẳng đứng gồm một vật có khối lượng 100 (g) và lò xo khối lượng không đáng kể, có độ cứng 40 N/m. Kéo vật nặng theo phương thẳng đứng xuống phía dưới cách vị trí cân bằng một đoạn 5 cm và thả nhẹ cho vật dao động điều hoà. Chọn gốc O trùng với vị trí cân bằng; trục Ox có phương thẳng đứng, chiều dương là chiều vật bắt đầu chuyển động; gốc thời gian là lúc thả vật. Lấy g = 10 m/s2 . a) Viết phương trình dao động của vật. b) Tính vận tốc cực đại và cơ năng dao động của con lắc. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Đ/s: a) x = 5cos(20t) cm b) vmax = 100 cm/s; E = 1 J. Ví dụ 9: Một con lắc lò xo gồm một lò xo nhẹ có độ cứng k và một vật nhỏ có khối lượng m = 100 (g), được treo thẳng đứng vào một giá cố định. Tại vị trí cân bằng O của vật, lò xo giản 2,5 cm. Kéo vật dọc theo trục của lò xo xuống dưới cách vị trí cân bằng O một đoạn 2 cm rồi truyền cho nó vận tốc 40 cm/s theo phương thẳng đứng hướng xuống dưới. Chọn trục toạ độ Ox theo phương thẳng đứng, gốc tại O, chiều dương hướng lên trên; gốc thời gian là lúc vật bắt đầu dao động. Lấy g = 10 m/s2 . a) Tính độ cứng của lò xo, viết phương trình dao động của vật, xác định vị trí và tính vận tốc của vật lúc thế năng bằng 2/3 lần động năng. b) Tính thế năng, động năng và vận tốc của vật tại vị trí có li độ x = 3 cm. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Đ/s: a) k = 40 N/m; x = 4cos(20t + 2π/3) cm; x = 5 104 ± cm; v = 16 cm/s b) Eđ = 0,032 J; Et = 0,018 J; v = ± 20 cm/s. TRẮC NGHIỆM NĂNG LƯỢNG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA Câu 1: Một chất điểm khối lượng m = 100 (g), dao động điều hoà với phương trình x = 4cos(2t) cm. Cơ năng trong dao động điều hoà của chất điểm là A. E = 3200 J B. E = 3,2 J C. E = 0,32 J D. E = 0,32 mJ Câu 2: Một con lắc lò xo có độ cứng k = 150 N/m và có năng lượng dao động là E = 0,12 J. Biên độ Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 80 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng dao động của con lắc có giá trị là A. A = 0,4 m B. A = 4 mm C. A = 0,04 m D. A = 2 cm Câu 3: Một con lắc lò xo có độ cứng k = 50 N/m dao động điều hòa với chiều dài quỹ đạo là 10 cm. Cơ năng dao động của con lắc lò xo là A. E = 0,0125 J B. E = 0,25 J C. E = 0,0325 J D. E = 0,0625 J Câu 4: Một vật có khối lượng m = 200 (g), dao động điều hoà với phương trình x = 10cos(5πt) cm. Tại thời điểm t = 0,5 (s) thì vật có động năng là A. Eđ = 0,125 J B. Eđ = 0,25 J C. Eđ = 0,2 J D. Eđ = 0,1 J Câu 5: Một vật dao động điều hòa với biên độ A. Tại li độ nào thì động năng bằng thế năng? A. x = A B. x = C. x = D. x = Câu 6: Một vật dao động điều hòa với biên độ A. Tại li độ nào thì thế năng bằng 3 lần động năng? A. 2 A x ±= B. 2 3A x ±= C. 3 A x ±= D. 2 A x ±= Câu 7: Một vật dao động điều hòa với biên độ A. Tại li độ nào thì động năng bằng 8 lần thế năng? A. 9 A x ±= B. 2 2A x ±= C. 3 A x ±= D. 22 A x ±= Câu 8: Một vật dao động điều hòa với biên độ A. Tại li độ nào thì thế năng bằng 8 lần động năng? A. 9 A x ±= B. 3 22 A x ±= C. 3 A x ±= D. 2 2A x ±= Câu 9: Một vật dao động điều hòa với tần số góc ω và biên độ A. Khi động năng bằng 3 lần thế năng thì tốc độ v của vật có biểu thức A. 3 A v ω = B. 3 3 A v ω = C. 2 2 A v ω = D. 2 3 A v ω = Câu 10: Một vật dao động điều hòa với tần số góc ω và biên độ A. Khi thế năng bằng 3 lần động năng thì tốc độ v của vật có biểu thức A. 3 A v ω = B. 2 A v ω = C. 3 2 A v ω = D. 2 3 A v ω = Câu 11: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 10cos(4πt) cm. Tại thời điểm mà động năng bằng 3 lần thế năng thì vật ở cách VTCB một khoảng A. 3,3 cm. B. 5,0 cm. C. 7,0 cm. D. 10,0 cm. Câu 12: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 4cos(2πt + π/6) cm. Tại thời điểm mà thế năng bằng 3 lần động năng thì vật ở cách VTCB một khoảng bao nhiêu (lấy gần đúng)? A. 2,82 cm. B. 2 cm. C. 3,46 cm. D. 4 cm. Câu 13: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 10cos(4πt + π/3) cm. Tại thời điểm mà thế năng bằng 3 lần động năng thì vật có tốc độ là A. v = 40π cm/s B. v = 20π cm/s C. v = 40 cm/s D. v = 20 cm/s Câu 14: Một vật dao động điều hoà với phương trình x = 5cos(20t) cm. Tốc độ của vật tại tại vị trí mà thế năng gấp 3 lần động năng là A. v = 12,5 cm/s B. v = 25 cm/s C. v = 50 cm/s D. v = 100 cm/s Câu 15: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 9cos(20t + π/3) cm. Tại thời điểm mà thế năng bằng 8 lần động năng thì vật có tốc độ là A. v = 40 cm/s B. v = 90 cm/s C. v = 50 cm/s D. v = 60 cm/s Câu 16: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 8cos(5πt + π/3) cm. Tại thời điểm mà động năng bằng 3 lần thế năng thì vật có tốc độ là (lấy gần đúng) A. v = 125,6 cm/s B. v = 62,8 cm/s C. v = 41,9 cm/s D. v = 108,8 cm/s Câu 17: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 4cos(2πt + π/3) cm. Tại thời điểm mà động năng bằng thế năng thì vật có tốc độ là (lấy gần đúng) A. v = 12,56 cm/s B. v = 20π cm/s C. v = 17,77 cm/s D. v = 20 cm/s Câu 18: Một vật dao động điều hòa với chu kỳ T và biên độ là A. Ban đầu vật ở vị trí cân bằng, khoảng thời gian ngắn nhất kể từ khi vật dao động đến thời điểm mà động năng bằng thế năng là Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 81 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng A. tmin = T/4 B. tmin = T/8 C. tmin = T/6 D. tmin = 3T/8 Câu 19: Một vật dao động điều hòa với chu kỳ T và biên độ là A. Khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp mà động năng bằng thế năng là A. t = T/4 B. t = T/8 C. t = T/6 D. t = T/12 Câu 20: Một vật dao động điều hòa với chu kỳ T và biên độ là A. Khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp mà động năng bằng 3 lần thế năng là A. t = T/4 B. t = T/8 C. t = T/6 D. t = T/12 Câu 21: Một vật dao động điều hòa với chu kỳ T và biên độ là A. Khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp mà thế năng bằng 3 lần động năng là A. t = T/4 B. t = T/3 C. t = T/6 D. t = T/12 Câu 22: Một vật dao động điều hòa với chu kỳ T và biên độ là A. Khoảng thời gian ngắn nhất kể từ thời điểm động năng bằng thế năng đến thời điểm thế năng bằng 3 lần động năng là A. tmin = T/12 B. tmin = T/8 C. tmin = T/6 D. tmin = T/24 Câu 23: Mối liên hệ giữa li độ x, tốc độ v và tần số góc ω của một dao động điều hòa khi thế năng và động năng của hệ bằng nhau là A. ω = x.v B. x = v.ω C. v = ω.x D. ω = Câu 24: Mối liên hệ giữa li độ x, tốc độ v và tần số góc ω của một dao động điều hòa khi thế năng bằng 3 lần động năng của hệ bằng nhau là: A. ω = 2x.v B. x = 2v.ω C. 3v = 2ω.x D. ω.x = v Câu 25: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = Acos(2πt/T) cm. Khoảng thời gian ngắn nhất kể từ khi vật bắt đầu dao động (t = 0) đến thời điểm mà động năng bằng thế năng lần thứ hai là A. tmin = 3T/4 B. tmin = T/8 C. tmin = T/4 D. tmin = 3T/8 Câu 26: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = Acos(2πt/T) cm. Khoảng thời gian ngắn nhất kể từ khi vật bắt đầu dao động (t = 0) đến thời điểm mà động năng bằng 3 lần thế năng lần đầu tiên là A. tmin = T/4 B. tmin = T/8 C. tmin = T/6 D. tmin = T/12 Câu 27: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = Asin(2πt/T – π/3) cm. Khoảng thời gian từ khi vật bắt đầu dao động (t = 0) đến thời điểm mà động năng bằng 3 lần thế năng lần đầu tiên là A. T/4 B. T/8 C. T/6 D. T/12 Câu 28: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = Asin(2πt/T – π/3) cm. Khoảng thời gian từ khi vật bắt đầu dao động (t = 0) đến thời điểm mà động năng bằng 3 lần thế năng lần thứ hai là A. T/3 B. 5T/12 C. T/4 D. 7T/12 Câu 29: Trong dao động điều hòa, vì cơ năng được bảo toàn nên A. động năng không đổi. B. thế năng không đổi. C. động năng tăng bao nhiêu thì thế năng giảm bấy nhiêu và ngược lại. D. động năng và thế năng hoặc cùng tăng hoặc cùng giảm. Câu 30: Quả nặng gắn vào lò xo đặt nằm ngang dao động điều hòa có cơ năng là E = 3.10–5 J và lực đàn hồi lò xo tác dụng vào vật có giá trị cực đại là Fmax = 1,5.10–3 N. Biên độ dao động của vật là A. A = 2 cm. B. A = 2 m. C. A = 4 cm. D. A = 4 m. Câu 31: Quả nặng gắn vào lò xo đặt nằm ngang dao động điều hòa có cơ năng là 3.10–5 J và lực đàn hồi lò xo tác dụng vào vật có giá trị cực đại là 1,5.10–3 N. Độ cứng k của lò xo là A. k = 3,75 N/m B. k = 0,375 N/m C. k = 0,0375 N/m D. k = 0,5 N/m Câu 32: Cơ năng của một con lắc lò xo tỉ lệ thuận với A. li độ dao động B. biên độ dao động C. bình phương biên độ dao động D. tần số dao động Câu 33: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng, vật có m = 100 (g). Vật dao động với phương trình x = 4cos(20t) cm. Khi thế năng bằng 3 động năng thì li độ của vật là Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 82 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng A. x = 3,46 cm. B. x = 3,46 cm. C. x = 1,73 cm. D. x = 1,73 cm. Câu 34: Một con lắc lò xo có khối lượng vật nặng là m, dao động điều hòa với biên độ A và năng lượng E. Khi vật có li độ x = A/2 thì vận tốc của nó có biểu thức là A. m E v 2 ±= B. m E v 2 ±= C. m E v 3 2 ±= D. m E v 2 3 ±= Câu 35: Một con lắc lò xo có khối lượng vật nặng là m, dao động điều hòa với biên độ A và năng lượng E. Khi vật có li độ x 2 3A thì vận tốc của nó có biểu thức là A. m E v 2 ±= B. m E v 2 ±= C. m E v 3 2 ±= D. m E v 2 3 ±= Câu 36: Một vật có khối lượng m được gắn vào một lò xo có độ cứng k = 100 N/m, con lắc lò xo dao động điều hoà với biên độ A = 5 cm. Khi vật cách vị trí cân bằng 3 cm thì nó có động năng là A. Eđ = 0,125 J B. Eđ = 0,09 J C. Eđ = 0,08 J D. Eđ = 0,075 J Câu 37: Cơ năng của hệ con lắc lò xo dao động điều hoà sẽ A. tăng 9/4 lần khi tần số dao động f tăng 2 lần và biên độ A giảm 3 lần. B. giảm 9/4 lần khi tần số góc ω tăng lên 3 lần và biên độ A giảm 2 lần. C. tăng 4 lần khi khối lượng m của vật nặng và biên độ A tăng gấp đôi. D. tăng 16 lần khi tần số dao động f và biên độ A tăng gấp đôi. Câu 38: Một con lắc lò xo dao động với biên độ A = 10 cm. Độ cứng của lò xo k = 20 N/m. Tại vị trí vật có li độ x = 5 cm thì tỉ số giữa thế năng và động năng của con lắc là A. 1/3 B. 2 C. 3 D. 4 Câu 39: Một vật dao động điều hòa theo phương ngang với phương trình x = 2cos(3πt – π/2) cm. Tỉ số động năng và thế năng của vật tại li độ x = 1,5 cm là A. 0,78 B. 1,28 C. 0,56 D. 0,75 Câu 40: Một vật dao động điều hòa với biên độ A = 6 cm, tại li độ x = 2 cm thì tỉ số thế năng và động năng là A. 3 B. 1/3 C. 1/8 D. 8 Câu 41: Một lò xo có độ cứng k treo thẳng đứng vào điểm cố định, đầu dưới có vật m = 100 (g). Vật dao động điều hòa với tần số f = 5 Hz, cơ năng là E = 0,08 J. Lấy g = 10 m/s2 . Tỉ số động năng và thế năng tại li độ x = 2 cm là A. 3 B. 1/3 C. 1/2 D. 4 Câu 42: Ở một thời điểm, li độ của một vật dao động điều hòa bằng 60% của biên độ dao động thì tỉ số của cơ năng và thế năng của vật là A. 9/25 B. 9/16 C. 25/9 D. 16/9 Câu 43: Ở một thời điểm, vận tốc của một vật dao động điều hòa bằng 20% vận tốc cực đại, tỉ số giữa động năng và thế năng của vật là A. 24 B. C. 5 D. Câu 44: Ở một thời điểm, li độ của một vật dao động điều hòa bằng 40% biên độ dao động, tỉ số giữa động năng và thế năng của vật là A. B. C. D. Câu 45: Một con lắc lò xo dao động điều hoà. Nếu tăng độ cứng của lò xo 2 lần và giảm khối lượng m hai lần thì cơ năng của vật sẽ A. không đổi B. tăng bốn lần C. tăng hai lần D. giảm hai lần Câu 46: Một con lắc lò xo dao động điều hoà với biên độ A. Khi tăng độ cứng của lò xo lên 4 lần và giảm biên độ dao động 2 lần thì cơ năng của con lắc sẽ A. không đổi B. tăng bốn lần C. tăng hai lần D. giảm hai lần Câu 47: Một con lắc lò xo nằm ngang, tại vị trí cân bằng, cấp cho vật nặng một vận tốc có độ lớn v = 10 cm/s dọc theo trục lò xo, thì sau 0,4 (s) thế năng con lắc đạt cực đại lần đầu tiên, lúc đó vật cách vị trí Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 83 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng cân bằng một khoảng A. 1,25 cm. B. 4 cm. C. 2,5 cm. D. 5 cm. Câu 48: Con lắc lò xo dao động theo phương ngang với phương trình x = Acos(ωt +ϕ). Cứ sau những khoảng thời gian bằng nhau và bằng π/40 (s) thì động năng của vật bằng thế năng của lò xo. Con lắc dao động điều hoà với tần số góc A. ω = 20 rad/s B. ω = 80 rad/s C. ω = 40 rad/s D. ω = 10 rad/s Câu 49: Một vật có khối lượng m = 200 (g) treo và lò xo làm nó dãn ra 2 cm. Biết rằng hệ dao động điều hòa, trong quá trình vật dao động thì chiều dài của lò xo biến thiên từ 25 cm đến 35 cm. Lấy g = 10 m/s2 . Cơ năng con lắc lò xo là A. E = 1250 J. B. E = 0,125 J. C. E = 12,5 J. D. E = 125 J. Câu 50: Trong quá trình dao động điều hòa của con lắc lò xo thì A. cơ năng và động năng biến thiên tuần hoàn cùng tần số, tần số đó gấp đôi tần số dao động. B. sau mỗi lần vật đổi chiều, có 2 thời điểm tại đó cơ năng gấp hai lần động năng. C. khi động năng tăng, cơ năng giảm và ngược lại, khi động năng giảm thì cơ năng tăng. D. cơ năng của vật bằng động năng khi vật đổi chiều chuyển động. Câu 51: Một con lắc lò xo dao động điều hoà với phương trình x = 5cos(4πt – π/2) cm. Biết khối lượng của vật nặng là m = 100 (g). Năng lượng dao động của vật là A. E = 39,48 J B. E = 39,48 mJ C. E = 19,74 mJ D. E = 19,74 J Câu 52: Một vật dao động điều hoà, cứ sau một khoảng thời gian t = 2,5 (s) thì động năng lại bằng thế năng. Tần số dao động của vật là A. f = 0,1 Hz B. f = 0,05 Hz C. f = 5 Hz D. f = 2 Hz Câu 53: Một chất điểm có khối lượng m = 1 kg dao động điều hoà với chu kì T = π/5 (s). Biết năng lượng của nó là 0,02 J. Biên độ dao động của chất điểm là A. A = 2 cm B. A = 4 cm C. A = 6,3 cm D. A = 6 cm. Câu 54: Cơ năng của một con lắc lò xo không phụ thuộc vào A. khối lượng vật nặng B. độ cứng của vật C. biên độ dao động D. điều kiện kích thích ban đầu Câu 55: Chọn phát biểu sai về sự biến đổi năng lượng của một chất điểm dao động điều hòa với chu kỳ T, tần số f ? A. Thế năng biến thiên tuần hoàn với chu kỳ T’ = T/2. B. Động năng biến thiên tuần hoàn với tần số f’ = 2f. C. Cơ năng biến thiên tuần hoàn với tần số f’ = 2f. D. Tổng động năng và thế năng là một số không đổi. Câu 56: Một con lắc lò xo dao động điều hòa và vật đang chuyển động từ vị trí biên về vị trí cân bằng thì A. năng lượng của vật đang chuyển hóa từ thế năng sang động năng B. thế năng tăng dần và động năng giảm dần C. cơ năng của vật tăng dần đến giá trị lớn nhất D. thế năng của vật tăng dần nhưng cơ năng của vật không đổi Câu 57: Con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương ngang với biên độ A. Li độ vật khi động năng bằng một nửa thế năng của lò xo là A. 3Ax ±= B. 3 2 Ax ±= C. 2 A x ±= D. 2 3A x ±= Câu 58: Một con lắc lò xo gồm vật nặng có khối lượng m = 200 (g), lò xo có độ cứng k = 20 N/m dao động điều hoà với biên độ A = 6 cm. Tốc độ của vật khi nó qua vị trí có thế năng bằng 3 lần động năng là Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 84 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng A. v = 0,3 m/s B. v = 3 m/s C. v = 0,18 m/s D. v = 1,8 m/s Câu 59: Vật dao động điều hoà với tần số f = 2,5 Hz. Tại một thời điểm vật có động năng bằng một nửa cơ năng thì sau thời điểm đó 0,05 (s) động năng của vật A. bằng một nửa thế năng. B. bằng thế năng. C. bằng hai lần thế năng. D. có thể bằng không hoặc bằng cơ năng. Câu 60: Một chất điểm dao động điều hòa theo phương trình x = Acos(4πt – π/6) cm. Trong một giây đầu tiên từ thời điểm t = 0, chất điểm qua li độ mà động năng bằng thế năng bao nhiêu lần? A. 4 lần. B. 7 lần. C. 8 lần. D. 6 lần. Câu 61: Một con lắc lò xo dao động với phương trình x = 5cos(4πt – π/2) cm. Khối lượng vật nặng m = 200 (g). Lấy π2 = 10. Năng lượng đã truyền cho vật là A. E = 2 J B. E = 0,2 J C. E = 0,02 J D. E = 0,04 J Câu 62: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 4cos(3t – π/6) cm, cơ năng của vật là E = 7,2.10-3 J. Khối lượng vật nặng là A. m = 0,1 kg B. m = 1 kg C. m = 200 (g) D. m = 500 (g) Câu 63: Một con lắc lò xo độ cứng k = 20 N/m dao động điều hòa với chu kỳ T = 2 (s). Khi pha dao động là 2π rad thì vật có gia tốc là a = - 20 cm/s2 . Lấy π2 = 10, năng lượng dao động của vật là A. E = 48.10-3 J B. E = 96.10-3 J C. E = 12.10-3 J D. E = 24.10-3 J Câu 64: Một vật có khối lượng m = 100 (g) dao động điều hoà trên trục Ox với tần số f = 2 Hz, lấy tại thời điểm t1 vật có li độ x1 = –5 cm, sau đó 1,25 (s) thì vật có thế năng bằng A. Et = 20 mJ. B. Et = 15 mJ. C. Et = 12,8 mJ. D. Et = 5 mJ. Câu 65: Con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương thẳng đứng có năng lượng dao động E = 2.10–2 J, lực đàn hồi cực đại của lò xo Fmax = 4 N. Lực đàn hồi của lò xo khi vật ở vị trí cân bằng là F = 2 N. Biên độ dao động của vật là A. A = 2 cm. B. A = 4 cm. C. A = 5 cm. D. A = 3 cm. Câu 66: Dao động của con lắc lò xo có biên độ A. Khi động năng bằng 3 lần thế năng thì mối quan hệ giữa tốc độ v của vật và tốc độ cực đại vmax là A. 2 maxv v = B. 2 3 maxv v = C. 2 2 maxv v = D. 3 2 maxv v ±= Câu 67: Một vật có khối lượng m dao động điều hòa với biên độ A. Khi chu kỳ dao động tăng 3 lần thì năng lượng của vật A. giảm 3 lần. B. tăng 9 lần. C. giảm 9 lần D. tăng 3 lần Câu 68: Nếu vào thời điểm ban đầu, môt vật dao động điều hòa qua vị trí cân bằng thì vào thời điểm t = T/12, tỉ số giữa động năng và thế năng của chất điểm là A. 1 B. 3 C. 2 D. 1/3 Câu 69: Con lắc lò xo đặt nằm ngang, gồm vật nặng có khối lượng m = 500 (g) và một lò xo nhẹ có độ cứng 100 N/m, dao động điều hòa. Trong quá trình dao động chiều dài của lò xo biến thiên từ 22 cm đến 30 cm. Cơ năng của con lắc lò xo có giá trị A. E = 0,16 J. B. E = 0,08 J. C. E = 80 J. D. E = 0,4 J. Câu 70: Một con lắc lò xo có m = 100 (g) dao động điều hoà với cơ năng E = 2 mJ và gia tốc cực đại amax = 80 cm/s2 . Biên độ và tần số góc của dao động là: A. A = 0,005 cm và ω = 40 rad/s B. A = 5 cm và ω = 4 rad/s C. A = 10 cm và ω = 2 rad/s D. A = 4 cm và ω = 5 rad/s Câu 71: Một vật m = 1 kg dao động điều hòa theo phương ngang với phương trình x = Asin(ωt + φ) cm. Lấy gốc tọa độ là vị trí cân bằng O. Từ vị trí cân bằng ta kéo vật theo phương ngang 4 cm rồi buông nhẹ. Sau thời gian t = π/30 (s) kể từ lúc buông, vật đi được quãng đường dài 6 cm. Cơ năng của vật là A. E = 16.10–2 J B. E = 32.10–2 J C. E = 48.10–2 J D. E = 24.10–2 J Câu 72: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = Acos(ωt + φ) cm. Trong khoảng thời gian (s) Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 85 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng đầu tiên, vật đi từ VTCB đến li độ x = 2 3A theo chiều dương và tại điểm cách vị trí cân bằng 2 cm thì vật có tốc độ là v = 40π cm/s. Biết khối lượng vật nặng là m = 100 (g), năng lượng dao động là A. E = 32.10-2 J B. E = 16.10-2 J C. E = 9.10-3 J D. E = 12.10-3 J Câu 73: Một lò xo chiều dài tự nhiên ℓo = 20 cm. Đầu trên cố định, đầu dưới có một vật có khối lượng m = 120 (g). Độ cứng lò xo là k = 40 N/m. Từ vị trí cân bằng, kéo vật thẳng đứng xuống dưới tới khi lò xo dài 26,5 cm rồi buông nhẹ, lấy g = 10 m/s2 . Động năng của vật lúc lò xo dài 25 cm là A. Eđ = 24,5.10-3 J B. Eđ = 22.10-3 J C. Eđ = 16,5.10-3 J D. Eđ = 12.10-3 J Câu 74: Một con lắc đơn, dao động với phương trình s = 10sin(2t) cm, khối lượng vật nặng m = 200 (g). Ở thời điểm t = π/6 (s) con lắc có động năng là A. Eđ = 10 J B. Eđ = 0,001 J C. Eđ = 0,01 J D. Eđ = 0,1 J Câu 75: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm vật khối lượng m = 100 (g) và lò xo có độ cứng k = 40 N/m. Năng lượng dao động của vật là E = 0,018 J. Lấy g = 10 m/s2 . Lực cực đại tác dụng vào điểm treo là A. F = 0,2 N B. F = 2,2 N C. F = 1 N D. F = 2 N Câu 76: Một con lắc đơn có độ dài ℓ, treo tại nơi có gia tốc trọng trường g. Kéo con lắc lệch khỏi vị trí cân bằng 450 rồi thả không vận tốc đầu. Góc lệch của dây treo khi động năng bằng 3 lần thế năng là A. 220 B. 22,50 C. 230 D. 240 Câu 77: Một con lắc đơn có độ dài dây treo là 0,5 m, treo tại nơi có gia tốc trọng trường g = 9,8 m/s2 . Kéo con lắc lệch khỏi vị trí cân bằng 300 rồi thả không vận tốc đầu. Tốc độ của quả nặng khi động năng bằng 2 lần thế năng là A. v = 0,94 m/s B. v = 2,38 m/s C. v = 3,14 m/s D. v = 1,28 m/s Câu 78: Một con lắc lò xo có k = 100 N/m, vật nặng có khối lượng m = 1 kg. Khi vật qua li độ x = 6 cm thì có tốc độ v = 80 cm/s. Động năng của vật khi vật có li độ x = 5 cm là A. Eđ = 0,375 J B. Eđ = 1 J C. Eđ = 1,25 J D. Eđ = 3,75 J Câu 79: Một vật dao động điều hòa theo thời gian có phương trình x = Acos(ωt +ϕ) thì động năng và thế năng cũng dao động điều hòa với tần số góc là A. ω’ = ω B. ω’ = 2ω C. ω’ = ω/2 D. ω’ = 4ω Câu 80: Con lắc đơn có khối lượng m = 200 (g), khi thực hiện dao động nhỏ với biên độ A = 4 cm thì có chu kỳ là T = π (s). Cơ năng của con lắc là A. E = 64.10–5 J B. E = 10–3 J C. E = 35.10–5 J D. E = 26.10–5 J Câu 81: Một con lắc lò xo dao động điều hòa với phương trình x = Acos(ωt) và có cơ năng là E. Biểu thức động năng của vật tại thời điểm t là A. Eđ = Esin2 ωt B. Eđ = Esinωt C. Eđ = Ecos2 ωt D. Eđ = Ecosωt Câu 82: Một con lắc lò xo dao động điều hòa với phương trình x = Acos(ωt) và có cơ năng là E. Biểu thức thế năng đàn hồi của vật tại thời điểm t là A. Et = Esin2 ωt. B. Et = Esinωt. C. Et = Ecos2 ωt. D. Et = Ecosωt. Câu 83: Chọ câu sai. Cơ năng của con lắc lò xo bằng A. thế năng của nó ở vị trí biên. C. tổng động năng và thế năng ở một vị trí bất kỳ. B. động năng của nó khi qua vị trí cân bằng. D. thế năng của con lắc ở một vị trí bất kỳ. Câu 84: Con lắc lò xo gồm lò xo có độ cứng k = 100 N/m, dao động điều hòa với biên độ A = 4 cm. Ở li độ x = 2 cm, động năng của con lắc là A. Eđ = 0,65 J B. Eđ = 0,05 J C. Eđ = 0,001 J D. Eđ = 0,06 J Câu 85: Một vật con lắc lò xo dao động điều hoà cứ sau (s) thì động năng lại bằng thế năng. Quãng đường vật đi được trong 0,5 (s) là 16 cm. Chọn gốc thời gian lúc vật qua vị trí cân bằng theo chiều âm. Phương trình dao động của vật là A. x = 8cos(2πt + π/2) cm B. x = 8cos(2πt – π/2) cm C. x = 4cos(4πt – π/2) cm D. x = 4cos(4πt + π/2) cm Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 86 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Câu 86: Một con lắc lò xo gồm lò xo nhẹ và vật nhỏ dao động điều hòa theo phương ngang với tần số góc ω = 10 rad/s. Biết rằng khi động năng và thế năng (mốc ở vị trí cân bằng của vật) bằng nhau thì tốc độ của vật là v = 0,6 m/s. Biên độ dao động của con lắc là A. A = 6 cm B. A = 6 cm C. A = 12 cm D. A = 12 cm Câu 87: Khi mô tả sự chuyển hoá năng lượng của con lắc đơn điều nào sau đây sai ? A. Khi kéo con lắc đơn lệch khỏi vị trí cân bằng một góc 0 thì lực kéo đã thực hiện một công cung cấp năng lượng ban đầu cho vật. B. Khi buông nhẹ, độ cao của viên bi giảm làm thế năng của viên bi tăng. C. Khi viên bi đến vị trí cân bằng thế năng bằng 0, động năng cực đại. D. Khi viên bi đến vị trí biên thế năng cực đại, động năng bằng 0. Câu 88: Một chất điểm dao động điều hòa theo phương trình x = Acos(2πt – π/6) cm. Trong một giây đầu tiên từ thời điểm t = 0, chất điểm có động năng bằng thế năng bao nhiêu lần? A. 4 lần. B. 3 lần. C. 2 lần. D. 5 lần. Câu 89: Một vật dao động điều hòa theo phương ngang. Tại vị trí động năng bằng hai lần thế năng, gia tốc của vật có độ lớn nhỏ hơn gia tốc cực đại A. 2 lần B. 2 lần C. 3 lần D. 3 lần Câu 90: Treo một vật nhỏ có khối lượng m = 1 kg vào một lò xo nhẹ có độ cứng k = 400 N/m tạo thành con lắc lò xo. Con lắc dao động điều hòa theo phương thẳng đứng, chiều dương hướng lên. Vật được kích thích dao động với biên độ A = 5 cm. Động năng của vật khi nó qua vị trí có tọa độ x1 = 3 cm và x2 = –3 cm tương ứng là: A. Eđ1 = 0,18 J và Eđ2 = –0,18 J B. Eđ1 = 0,18 J và Eđ2 = 0,18 J C. Eđ1 = 0,32 J và Eđ2 = 0,32 J D. Eđ1 = 0,64J và Eđ2 = 0,64 J Câu 91: Một con lắc lò xo có m = 200 (g) dao động điều hoà theo phương đứng. Chiều dài tự nhiên của lò xo là ℓo = 30 cm. Lấy g =10 m/s2 . Khi lò xo có chiều dài 28 cm thì vận tốc bằng không và lúc đó lực đàn hồi có độ lớn 2 N. Năng lượng dao động của vật là A. E = 1,5 J B. E = 0,1 J C. E = 0,08 J D. E = 0,02 J Câu 92: Nếu vào thời điểm ban đầu, một chất điểm dao động điều hòa đi qua vị trí biên thì vào thời điểm t = T/6, tỉ số giữa thế năng và động năng của chất điểm là A. 1 B. 3 C. 2 D. 1/3 BÀI GIẢNG TỔNG HỢP DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA Một số kiến thức cần nhớ: 1) Tổng hợp hai dao động: x1 = A1cos(ωt + φ1) và x2 = A2cos(ωt + φ2) được một dao động x = Acos(ωt + φ). Trong đó ( )      ≤≤ + + = ∆++=−++= )(; coscos sinsin tan cos2cos2 21 2211 2211 2 2 2 1 2 2 2 112 2 2 2 1 2 2 2 1 2 ϕϕϕ ϕϕ ϕϕ ϕ ϕϕϕ AA AA AAAAAAAAA + Nếu ∆ϕ = 2kπ     += += 21 21 ϕϕϕ AAA + Nếu ∆ϕ = (2k+1)π          >= >= −= 211 122 21 ; ; AA AA AAA ϕϕ ϕϕ Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 87 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng + Nếu ∆ϕ = (2k+1)  2 2 2 1 AAA += , từ đó ta luôn có |A1 - A2| ≤ A ≤ A1+ A2 2) Khi biết một dao động thành phần x1 = A1cos(ωt + φ1) và dao động tổng hợp x = Acos(ωt + φ) thì dao động thành phần còn lại là x2 = A2cos(ωt + φ2). Trong đó: ( )      ≤≤ + − = −−+= )(; coscos sinsin tan cos2 21 11 11 1 2 1 22 1 22 2 ϕϕϕ ϕϕ ϕϕ ϕ ϕϕ AA AA AAAAA 3) Khi hai dao động thành phần lệch pha nhau góc ∆φ > thì ta có bài toán tìm A1 để A2 max hoặc ngược lại. + Khi A1 thay đổi để A2 max thì AA  ⊥1         −=      −∆= += ∆ = 22 max21 22 1max2 2 tan. sin AAAA AA A A π ϕ ϕ + Khi A2 thay đổi để A1 max thì AA  ⊥2         −=      −∆= += ∆ = 22 max12 22 2max1 2 tan. sin AAAA AA A A π ϕ ϕ Ví dụ 1: Hai dao động có cùng phương, cùng tần số f = 50 Hz, có biên độ A1 = 20 cm, A2 = 10 cm. Các pha ban đầu φ1 = π/3 rad; φ2 = π rad. a) Viết phương trình của hai dao động đó. b) Tìm biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp. Vẽ trên cùng một giản đồ véc tơ các véctơ 321 ;; AAA  ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 2: Cho hai dao động có phương trình x1 = 3cos(πt + π/3) cm và x2 = 5cos(πt + φ2) cm. Hãy xác định phương trình và vẽ giản đồ véc tơ của dao động tổng hợp trong các trường hợp sau: a) Hai dao động cùng pha. b) Hai dao động ngược pha. c) Dao động 2 sớm pha dao động thứ nhất một góc π/2. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 3: Một vật thực hiện đồng thời 2 dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số có phương trình: x1 = cos(ωt -π/2) cm; x2 = cosωt cm. Viết phương trình của dao động tổng hợp? ....................................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Đáp số: x = 2cos(ωt - π/3) Ví dụ 4: Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số có phương trình: x1 = 5cos(πt + π/3) cm; x2 = 5cos(πt) cm. Viết phương trình của dao động tổng hợp? ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 88 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Đáp số: x = 5cos(πt + π/6) cm. Ví dụ 5: Cho hai dao động cùng phương, cùng tần số, có các phương trình dao động là x1 = 3cos(ωt) cm và x2 = 4cos(ωt + 5π/6) cm. Tìm biên độ của dao động tổng hợp trên? ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 6: Hai dao động cơ điều hoà, cùng phương, cùng tần số góc ω = 50 rad/s, có biên độ lần lượt là 6 cm và 8 cm, dao động thứ hai trễ pha hơn dao động thứ nhất là π/2. Xác định biên độ của dao động tổng hợp. Từ đó suy ra vận tốc cực đại của dao động tổng hợp. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 7: Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương. Hai phương trình dao động thành phần là x1 = 9cos(10πt + π/2) cm và x2 = 9cos(10πt + φ2 ) cm. Tìm φ2 và lập phương trình dao động tổng hợp trong các trường hợp sau a) Dao động 1 sớm pha 2π/3 so với dao động 2. b) Dao động 1 sớm pha π/2 so với dao động 2. c) Hai dao động ngược pha ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 8: Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương cùng tần số 10 Hz và có biên độ lần lượt là 7 cm và 8 cm. Biết hiệu số pha dao động thành phần là π/6 rad. Tính vận tốc của vật khi vật có li độ 12 cm. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 9: Dao động tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số có phương trình li độ x = - 5sin(πt - 5π/6) cm. Biết dao động hợp thành thứ hai có phương trình li độ x2 = 3cos(πt - π/3) cm. Dao động hợp thành thứ nhất có phương trình li độ như thế nào? ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Đáp số: x1 = 2cos(πt + 2π/3) cm Ví dụ 10: Dao động tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương cùng tần số có phương trình li độ x = 3cos(5πt- 5π/6) cm. Biết dao động thứ nhất có phương trình li độ x1 = 5cos(5πt + π/6) cm. Dao động thứ hai có phương trình li độ như thế nào? ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 11: Một vật tham gia đồng thời vào dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số có phương trình lần lượt là x1 = 2cos(100πt - π/3) cm; x2 = sin(100πt + π/6) cm. a) Viết phương trình của dao động tổng hợp. b) Vật có khối lượng là m = 100 (g), tính năng lượng dao động của vật. c) Tính tốc độ của vật tại thời điểm t = 2 (s). Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 89 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 12: Một vật tham gia đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số có phương trình lần lượt là x1 = A1cos(20t + π/6) cm; x2 = A2cos(20t + 5π/6) cm. Biết tốc độ cực đại của vật trong quá trình dao động là vmax = 140 cm/s. Biết A2 = 7 cm. Tính biên độ dao động A1 của vật. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 13: Một vật thực hiện hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số có biên độ và pha ban đầu lần lượt là A1, A2, φ1 = π/3, φ2 = - π/2 rad, dao động tổng hợp có biên độ là 18 cm. a) Khi A2 có giá cực đại thì A1 có giá trị là bao nhiêu? b) Khi A1 có giá cực đại thì A2 có giá trị là bao nhiêu? ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 14: Một vật thực hiện hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số với các phương trình x1 = A1cos(ωt + 2π/3) và x2 = A2cos(ωt - π/6). Phương trình của dao động tổng hợp là x = 12co (ωt + φ). Khi A2 có giá trị cực đại thì a) pha ban đầu của dao động tổng hợp có giá trị là b) A1 và A2 có giá trị là bao nhiêu? ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 15: Tìm phương trình dao động tổng hợp của ba dao động có phương trình lần lượt là x1= 4cos(20t + π/6) cm; x2 = 2cos(20t + π/3) cm; x3 = 8cos(20t - π/2) cm ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ TRẮC NGHIỆM TỔNG HỢP DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA Câu 1: Một vật tham gia đồng thời hai dao động điều hoà cùng phương, có phương trình lần lượt là x1 = 3sin(10t + π/3) cm và x2 = 4cos(10t – π/6) cm. Biên độ dao động tổng hợp của vật là A. 1 cm B. 5 cm C. 5 mm D. 7 cm Câu 2: Một vật tham gia đồng thời hai dao động điều hoà cùng phương, có phương trình lần lượt là x1 = 3cos(20t + π/3) cm và x2 = 4cos(20t – π/6) cm. Biên độ dao động tổng hợp của vật là A. 1 cm B. 5 cm C. 5 mm D. 7 cm Câu 3: Một vật tham gia đồng thời hai dao động điều hoà cùng phương, có phương trình lần lượt là x1 = 3cos(πt + φ1) cm và x2 = 4cos(πt + π/3) cm. Khi biên độ dao động tổng hợp có giá trị A = 5 cm thì pha ban đầu của dao động thứ nhất là A. π/6 rad B. 2π/3 rad C. 5π/6 rad D. π/2 rad Câu 4: Một vật tham gia đồng thời hai dao động điều hoà cùng phương, có phương trình lần lượt là x1 = 6sin(πt + φ1) cm và x2 = 8cos(πt + π/3) cm. Khi biên độ dao động tổng hợp có giá trị A = 14 cm thì pha ban đầu của dao động thứ nhất là A. π/6 rad B. 2π/3 rad C. 5π/6 rad D. π/3 rad Câu 5: Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số có phương trình x1 = A1sin(ωt + φ1) cm, x2 = A2sin(ωt + φ2) cm thì biên độ của dao động tổng hợp lớn nhất khi A. φ2 – φ1 = (2k + 1)π B. φ2 – φ1 = (2k + 1)π/2 C. φ2 – φ1 = k2π. D. φ2 – φ1 = (2k + 1)π/4 Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 90 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Câu 6: Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số có phương trình x1 = A1sin(ωt + φ1) cm, x2 = A2sin(ωt + φ2) cm thì biên độ của dao động tổng hợp nhỏ nhất khi: A. φ2 – φ1 = (2k + 1)π B. φ2 – φ1 = (2k + 1)π/2 C. φ2 – φ1 = k2π. D. φ2 – φ1 = (2k + 1)π/4 Câu 7: Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số có phương trình: x1 = A1sin(ωt + φ1) cm, x2 = A2sin(ωt + φ2) cm thì pha ban đầu của dao động tổng hợp xác định bởi: A. 2211 2211 coscos sinsin tan ϕϕ ϕϕ ϕ AA AA + + = C. 2211 2211 coscos sinsin tan ϕϕ ϕϕ ϕ AA AA − − = B. 2211 2211 sinsin coscos tan ϕϕ ϕϕ ϕ AA AA + + = D. 2211 2211 sinsin coscos tan ϕϕ ϕϕ ϕ AA AA − − = Câu 8: Một vật tham gia đồng thời hai dao động điều hoà cùng phương, có phương trình lần lượt là x1 = 3sin(10t – π/3) cm và x2 = 4cos(10t + π/6) cm. Tốc độ cực đại của vật là A. v = 70 cm/s B. v = 50 cm/s C. v = 5 m/s D. v = 10 cm/s Câu 9: Một vật tham gia đồng thời hai dao động điều hoà cùng phương, có phương trình lần lượt là x1 = 3cos(10t – π/3) cm và x2 = 4cos(10t + π/6) cm. Độ lớn gia tốc cực đại của vật là A. amax = 50 cm/s2 B. amax = 500 cm/s2 C. amax = 70 cm/s2 D. amax = 700 cm/s2 Câu 10: Dao động tổng hợp của hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số, biên độ A1 và A2, vuông pha nhau có biên độ là A. 2 2 2 1 AAA −= B. A = A1 + A2 C. 2 2 2 1 AAA += D. A = |A1 – A2| Câu 11: Dao động tổng hợp của hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số, biên độ A1 và A2 có biên độ A. A ≤ A1 + A2 B. |A1 – A2| ≤ A ≤ A1 + A2 C. A = |A1 – A2| D. A ≥ |A1 – A2| Câu 12: Hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số, biên độ A1 và A2, ngược pha nhau. Dao động tổng hợp có biên độ: A. A = 0. B. 2 2 2 1 AAA −= C. A = A1 + A2. D. A = |A1 – A2| Câu 13: Hai dao động điều hòa thành phần cùng phương, cùng tần số, cùng pha có biên độ là A1 và A2 với A2 = 3A1 thì dao động tổng hợp có biên độ là A. A = A1 B. A = 2A1 C. A = 3A1 D. A = 4A1 Câu 14: Hai dao động điều hòa thành phần cùng phương, cùng tần số, dao động vuông pha có biên độ là A1 và A2 thỏa mãn 3A2 = 4A1 thì dao động tổng hợp có biên độ là A. A = (5/4)A1 B. A = (5/3)A1 C. A = 3A1 D. A = 4A1 Câu 15: Hai dao động điều hòa thành phần cùng phương, cùng tần số, có biên độ lần lượt là 8 cm và 12 cm, biên độ dao động tổng hợp có thể nhận giá trị A. A = 5 cm. B. A = 2 cm. C. A = 21 cm. D. A = 3 cm. Câu 16: Hai dao động điều hòa thành phần cùng phương, cùng tần số, có biên độ lần lượt là 6 cm và 8 cm, biên độ dao động tổng hợp không thể nhận giá trị A. A = 4 cm. B. A = 8 cm. C. A = 6 cm D. A = 15 cm. Câu 17: Hai dao động thành phần có biên độ 4 cm và 12 cm. Biên độ dao động tổng hợp có thể nhận giá trị A. A = 48 cm. B. A = 4 cm. C. A = 3 cm. D. A = 9,05 cm. Câu 18: Có 3 dao động điều hoà với các phương trình lần lượt là x1 = 2sin(ωt), x2 = 3sin(ωt – π/2), x3 = 4cos(ωt). Nhận xét nào sau đây là đúng? A. x2 và x3 ngược pha nhau. B. x2 và x3 vuông pha nhau. C. x1 và x3 ngược pha nhau. D. x1 và x3 cùng pha nhau. Câu 19: Có 2 dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số có phương trình x1 = 3sin(ωt – π/2) cm; x2 = 4cos(ωt) cm. Dao động tổng hợp của 2 dao động trên Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 91 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng A. có biên độ 7 cm. B. có biên độ 1 cm. C. ngược pha với x2. D. cùng pha với x1. Câu 20: Cho hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số, cùng biên độ 2 cm và có các pha ban đầu lần lượt là 2π/3 và π/6. Pha ban đầu và biên độ của dao động tổng hợp của hai dao động trên là A. φ = rad, A = 2 cm B. φ = ; A = 2 cm C. φ = ; A = 2 cm D. φ = ; A = 2 cm Câu 21: Chọn câu đúng khi nói về sự tổng hợp dao động điều hòa ? A. Biên độ tổng hợp có giá trị cực tiểu, khi độ lệch pha của hai dao động thành phần bằng một số lẻ của π/2. B. Biên độ tổng hợp có giá trị cực tiểu, khi độ lệch pha của hai dao động thành phần bằng một số chẳn của π. C. Biên độ tổng hợp có giá trị cực đại, khi độ lệch pha của hai dao động thành phần bằng một số chẳn của π. D. Biên độ tổng hợp có giá trị cực đại, khi độ lệch pha của hai dao động thành phần bằng một số lẻ của π. Câu 22: Cho hai dao động điều hòa cùng phương cùng chu kì T = 2 (s). Dao động thứ nhất tại thời điểm t = 0 có li độ bằng biên độ và bằng 1 cm. Dao động thứ hai có biên độ bằng cm, tại thời điểm ban đầu có li độ bằng 0 và vận tốc âm. Biên độ dao động tổng hợp của hai dao động trên là A. 2 cm. B. 3 cm. C. 5 cm. D. 2 cm. Câu 23: Một chất điểm tham gia đồng thời vào hai dao động điều hoà với các phương trình lần lượt là x1 = 4cos10πt cm và x2 = 4sin(10πt) cm. Tốc độ của của chất điểm khi t = 2 (s) là A. v = 125cm/s B. v = 120,5 cm/s C. v = –125 cm/s D. v = 125,7 cm/s Câu 24: Một vật thực hiện đồng thời 2 dao động điều hòa có phương trình lần lượt là x1 = 127sin(ωt – π/3) mm, x2 =127sin(ωt) mm. Chọn phát biểu đúng ? A. Biên độ dao động tổng hợp là A = 200 mm. B. Pha ban đầu của dao động tổng hợp là π/6 rad. C. Phương trình của dao động tổng hợp là x = 220sin(ωt – π/6) mm. D. Tần số góc của dao động tổng hợp là ω = 2 rad/s. Câu 25: Một chất điểm có khối lượng m = 50 (g) tham gia đồng thời hai dao động điều hoà cùng phương cùng biên độ 10 cm, cùng tần số góc 10 rad/s. Năng lượng của dao động tổng hợp bằng 25 mJ. Độ lệch pha của hai dao động thành phần bằng A. 0 rad. B. π/3 rad. C. π/2 rad. D. 2π/3 rad. Câu 26: Hai dao động cơ điều hoà có cùng phương và cùng tần số f = 50 Hz, có biên độ lần lượt là 2A và A, pha ban đầu lần lượt là π/3 và π. Phương trình của dao động tổng hợp có thể là phương trình nào sau đây: A. x = Acos(100πt + ) B. x = 3Acos(100πt + ) C. x = Acos(100πt - ) D. x = 3Acos(100πt + ) Câu 27: Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương theo các phương trình x1 = - 4sin(πt) cm và x2 = 4cost cm . Phương trình dao động tổng hợp là A. x = 8cos(πt + π/6) cm B. x = 8sin(πt – π/6) cm C. x = 8cos(πt – π/6) cm D. x = 8sin(πt + π/6) cm Câu 28: Một vật tham gia hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số có các phương trình lần lượt là x1 = 5sin(ωt – π/3) cm; x2 = 5sin(ωt + 5π/3) cm. Dao động tổng hợp có dạng A.       += 3 cos25 π ωtx cm. B.       −= 3 cos10 π ωtx cm. C. ( )tx ωsin25= cm. D.       += 3 cos 2 35 π ωtx cm. Câu 29: Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hoà cùng phương có các phương trình dao động Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 92 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng thành phần là: x1 = 5sin(10πt) cm và x2 = 5sin(10πt + π/3) cm. Phương trình dao động tổng hợp của vật là A.       += 6 10sin5 π πtx cm. B.       += 6 10sin35 π πtx cm. C.       += 4 10sin35 π πtx cm. D.       += 2 10sin5 π πtx cm. Câu 30: Hai dao động điều hoà cùng phương có phương trình dao động lần lượt là x1 = 4cos(10πt – π/3) cm và x2 = 4cos(10πt + π/6) cm. Phương trình của dao động tổng hợp là A.       −= 12 10cos24 π πtx cm. B.       −= 12 10cos8 π πtx cm. c.       −= 6 10cos8 π πtx cm. D.       −= 6 10cos24 π πtx cm. Câu 31: Dao động tổng hợp của hai dao động điều hoà cùng phương có phương trình dao động lần lượt là       += 3 10cos241 π πtx cm và       −= 6 10cos242 π πtx cm có phương trình A.       −= 6 10cos8 π πtx cm. B.       −= 6 10cos24 π πtx cm. c.       += 12 10cos24 π πtx cm. D.       += 12 10cos8 π πtx cm. Câu 32: Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số f, biên độ và pha ban đầu lần lượt là A1 = 5 cm, A2 = 5 cm, φ1 = - rad, φ2 = rad. Phương trình dao động tổng hợp : A. x = 10cos(2πft + π/3) cm B. x = 10cos(2πft + π/6) cm C. x = 10cos(2πft – π/3) cm D. x = 10cos(2πft – π/6) cm Câu 33: Một vật thực hiện đồng thời ba dao động điều hoà cùng phương cùng tần số góc ω, biên độ và pha ban đầu lần lượt là A1 = 250 mm, A2 = 150 mm, A3= 400 mm, φ1 = 0, φ2 = ; φ3 = - . Phương trình dao động tổng hợp là: A. x = 500cos(2πft + π/3) mm. B. x = 500cos(2πft – π/6) mm. C. x = 500cos(2πft – π/3) mm. D. x = 500cos(2πft + π/6) mm. Câu 34: Cho hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số, biên độ lần lượt là A1 = 9 cm, A2; φ1 = π/3, φ2 = – π/2. Khi biên độ của dao động tổng hợp là 9 cm thì biên độ A2 là A. A2 = 4,5 cm. B. A2 = 9 cm. C. A2 = 9 cm. D. A2 = 18 cm. Câu 35: Biên độ của dao động tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số không phụ thuộc vào A. biên độ của dao động thành phần thứ nhất. B. biên độ của dao động thành phần thứ hai. C. độ lệch pha của hai dao động thành phần. D. tần số chung của hai dao động thành phần. Câu 36: Dao động tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số, khác pha ban đầu là dao động điều hòa có A. biên độ bằng tổng các biên độ của hai dao động thành phần. B. chu kỳ bằng tổng các chu kỳ của hai dao động thành phần. C. tần số bằng tổng các tần số của hai dao động thành phần. D. pha ban đầu phụ thuộc vào biên độ và pha ban đầu của hai dao động thành phần. Câu 37: Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số 50 Hz, có biên độ lần lượt là 8 cm và 6 cm và cùng pha nhau thì dao động tổng hợp có biên độ và tần số lần lượt là A. A = 10 cm và f = 100 Hz. B. A = 10 cm và f = 50 Hz. C. A = 14 cm và f = 100 Hz. D. A = 14 cm và f = 50 Hz. Câu 38: Biên độ dao động tổng hợp của hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số, cùng biên độ A và lệch pha nhau 2π/3 là A. A B. C. D. A. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 93 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Câu 39: Biên độ dao động tổng hợp của hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số, cùng biên độ A và lệch pha nhau π/3 là: A. A B. A C. D. . Câu 40: Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hoà có phương trình x1 = A1cos(20t + π/6) cm, x2 = 3cos(20t + 5π/6) cm. Biết tốc độ cực đại của vật là 140 cm/s. Khi đó biên độ A1 và pha ban đầu của vật là A. A1 = 8 cm, φ = 520 B. A1 = 8 cm, φ = 520 C. A1 = 5 cm, φ = 520 D. Một giá trị khác. Câu 41: Một vật tham gia đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương, có phương trình x1= A1cos(ωt - π/3) và x2 = A2cos(ωt + π/3), dao động tổng hợp có biên độ A = 2 cm. Điều kiện để A1 có giá trị cực đại thì A2 có giá trị là A. 5 cm. B. 2 cm. C. 3 cm. D. 4 cm Câu 42: Một vật thực hiện hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số có biên độ và pha ban đầu lần lượt là A1, A2, φ1 = –π/3, φ2 = π/2 rad, dao động tổng hợp có biên độ là 9 cm. Khi A2 có giá cực đại thì A1 và A2 có giá trị là A. A1= 9 cm, A2 = 18 cm. B. A1 = 18 cm, A2 = 9 cm. . C. A1= 9 cm, A2 = 9 cm. D. A1= 18 cm, A2 = 9 cm. Câu 43: Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương, theo các phương trình x1 = 4cos(πt + φ) cm và x2 = 4cos(πt) cm . Biên độ dao động tổng hợp đạt giá trị lớn nhất khi A. φ = 0 rad B. φ = π rad C. φ = π/3 rad D. φ = π/2 rad Câu 44: Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương, theo các phương trình x1 = 4cos(πt + φ) cm và x2 = 4cos(πt) cm . Biên độ dao động tổng hợp đạt giá trị nhỏ nhất khi A. φ = 0 rad B. φ = π rad C. φ = 2π rad D. φ = π/2 rad Câu 45: Hai dao động điều hòa nào sau đây được gọi là cùng pha? A. x1 = 3cos(πt + π/6) cm và x2 = 3cos(πt + π/3) cm. B. x1 = 4cos(πt + π/6) cm và x2 = 5cos(πt + π/6) cm. C. x1 = 2cos(2πt + π/6) cm và x2 = 2cos(πt + π/6) cm. D. x1 = 3cos(πt + π/4) cm và x2 = 3cos(πt + π/6) cm. Câu 46: Một vật đồng thời tham gia hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số có các phương trình lần lượt là x1 = 3cos(10t + π/3) cm, x2 = A2cos(10t – π/6) cm. Tốc độ của vật khi qua vị trí cân bằng là 50 cm/s. Biên độ dao động thành phần thứ hai là: A. 1 cm. B. 4 cm. C. 2 cm. D. 5 cm. Câu 47: Một vật đồng thời tham gia hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số góc ω = 20 rad/s. Dao động thành phần thứ nhất có biên độ A1 = 6 cm và pha ban đầu φ1 = π/2, dao động thành phần thứ hai có pha ban đầu φ2 = 0. Biết tốc độ cực đại khi vật dao động là v = 2 m/s. Biên độ dao động thành phần thứ hai là A. A2 = 10 cm. B. A2 = 4 cm. C. A2 = 20 cm. D. A2 = 8 cm. DAO ĐỘNG TẮT DẦN, DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC 1) Dao động tắt dần Khái niệm: Là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian năng lượng dao động cũng giảm dần. Nguyên nhân: Do ma sát, lực cản và độ nhớt của môi trường. 2) Dao động duy trì Khái niệm: Là dao động tắt dần, nhưng được cung cấp năng lượng trong mỗi chu kì để bổ sung vào phần năng lượng bị mất mát do ma sát. Đặc điểm: Chu kì dao động riêng của vật không thay đổi khi được cung cấp năng lượng. 3) Dao động cưỡng bức Khái niệm: Là dao động chịu tác dụng của một ngoại lực cưỡng bức F = Focos(ωt + φ). Đặc điểm: + Dao động cưỡng bức là dao động điều hòa (có dạng hàm sin). + Tần số góc của dao động cưỡng bức bằng tần số góc của ngoại lực cưỡng bức. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 94 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng + Biên độ của dao động cưỡng không đổi, tỉ lệ với Fo và phụ thuộc vào tần số góc của ngoại lực ω. 4) Hiện tượng cộng hưởng Là hiện tượng biên độ dao động đạt cực đại khi ω = ωo, với ωo là tần sô góc dao động riêng của vật. Các bài toán về cộng hưởng cơ Ví dụ 1: Một hành khách dùng dây cao su treo một chiếc ba lô lên trần toa tầu, ngay phía trên một trục bánh xe của toa tầu. Khối lượng của ba lô là m = 16 kg, hệ số cứng của dây cao su là k = 900 N/m, chiều dài mỗi thanh ray là s = 12,5 m, ở chỗ nối hai thanh ray có một khe nhỏ. Hỏi tầu chạy với vận tốc bao nhiêu thì ba lô dao động mạnh nhất? Hướng dẫn giải: + Chu kì dao động riêng của ba lô: k m T π20 = + Chu kì chuyển động tuần hoàn của tầu: Tth = . + Để ba lô dao động mạnh nhất thì xẩy ra hiện tượng cộng hưởng. Khi đó ta có To= Tth  m kS v π2 ∆ = = 16 900 2 5,12 π ≈ 15 m/s . Ví dụ 2: Một người đi bộ với vận tốc v = 3 m/s. Mỗi bước đi dài s = 0,6 m. a) Xác định chu kì và tần số của hiện tượng tuần hoàn của người đi bộ. b) Nếu người đó xách một xô nước mà nước trong xô dao động với tần số f = 2 Hz. Người đó đi với vận tốc bao nhiêu thì nước trong xô bắn toé ra ngoài mạnh nhất? Hướng dẫn giải: a) Chu kì của hiện tượng tuần hoàn của người đi bộ là thời gian để bước đi một bước: Tth = = = 0,2 s. Tần số của hiện tượng này là fth = thT 1 = 5 Hz b) Để nước trong xô bắn toé ra ngoài mạnh nhất thì chu kì dao động của bước đi phải bằng chu kì dao động của nước trong xô (hiện tượng cộng hưởng), tức là: Tth = To ⇔ 0 1 fv S =  v = ∆S.f0 Từ đó ta có vận tốc của người đi bộ v = 1,2 m/s Ví dụ 3: Một người đèo hai thùng nước ở phía sau xe đạp và đạp xe trên con đường lát bê tông. Cứ cách S = 3 (m), trên đường lại có một rãnh nhỏ. Đối với người đó vận tốc nào là không có lợi? Vì sao? Cho biết chu kì dao động riêng của nước trong thùng là T = 0,9 (s). ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Đ/S: v = m/s. Các bài toán về dao động tắt dần: Một số đặc điểm: + Khi hệ dao động trong môi trường có lực ma sát Fms thì hệ sẽ dao động tắt dần. + Lực ma sát luôn luôn hướng ngược chiều chuyển động nên sinh công âm làm cho cơ năng con lắc giảm dần, chuyển hoá thành nhiệt năng. + Lực ma sát lớn dao động sẽ tắt nhanh còn lực ma sát nhỏ dao động tắt chậm. + Nếu vật có khối lượng m trượt trên mặt phẳng với hệ số ma sát µ thì độ lớn của lực ma sát là Fms là góc hợp bởi phương chuyển động so với phương ngang). Một số công thức cơ bản: + Độ giảm biên độ sau một chu kì: 2 44 ωm F k F A ==∆ + Quãng đường vật đi được cho đến khi dừng lại: F Am F kA S 22 2 0 22 0 ω == + Số dao động vật thực hiện được đến khi dừng lại: A A N ∆ = 0 số lần vật qua VTCB là n = 2N. + Thời gian vật dao động đến khi dừng lại ∆t = N.T = A A ∆ 0 .T Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 95 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng + Tốc độ cực đại của vật trong quá trình dao động vmax = ωA1 = ω(A0 - x0); x0 = = ∆A Ví dụ 1. Một vật có khối lượng m = 100 (g) gắn với một lò xo mà cứ kéo một lực F thì dãn 1 N thêm ∆ℓ = 1 cm . Đầu còn lại của lò xo gắn vào điểm cố định sao cho vật dao động dọc theo trục Ox song song với mặt phẳng ngang Kéo vật khỏi vị trí cân bằng để lò xo dãn một đoạn 10 cm rồi buông nhẹ cho hệ dao động. Chọn gốc toạ độ O là vị trí cân bằng, chiều dương của trục ngược với chiều kéo ra nói trên. Chọn gốc thời gian là lúc vật bắt đầu dao động. Lấy g = π2 = 10. 1. Nếu không có ma sát giữa vật và mặt phẳng ngang thì vật sẽ dao động thế nào? Viết phương trình dao động của nó. 2. Khi hệ số ma sát giữa m và mặt phẳng ngang là µ = 0,1 thì vật sẽ dao động thế nào? a) Tìm tổng chiều dài quãng đường S mà vật đi được cho tới lúc dừng lại. b) Tìm thời gian từ lúc buông tay cho đến lúc m dừng lại. Hướng dẫn giải: + Độ cứng của lò xo: k = = 100 N/m 1. Khi không có ma sát giữa m và thanh ngang thì vật dao động điều hoà. + Tần số góc: ω = = 10π rad/s, chu kì dao động: T = = =0,2 s + Phương trình li độ và phương trình vận tốc: ( ) ( )   += += ϕππ ϕπ tAv tAx 10cos10 10sin + Tại t = 0:    = −= 0 100 v x ⇔    = −= 0cos10 10sin ϕπ ϕ A A      −= = 2 10 π ϕ cmA + Vậy phương trình dao động là: x = 1 sin(10πt - π/2) cm 2. Khi hệ số ma sát µ = 0,1 thì dao động sẽ tắt dần. a) Gọi Smax là tổng chiều dài quãng đường mà vật đi được cho tới lúc dừng lại, thì cơ năng ban đầu của vật phải bằng công của lực ma sát: E = Fms.Smax ⇔ kA2 = µmgSmaxSmax = 10.1,0.1,0.2 1,0.100 2 22 = mg KA µ = 5 m b) Gọi A và A’ là biên độ dao động trước và sau một chu kì. Độ giảm cơ năng phải bằng công của lực ma sát thực hiện trong một chu kì: kA2 - kA’2 = µmg4A ⇔ k(A+A’)(A-A’) = µmg4A (với ∆A = A - A’; A’ ≈ A A’+ A ≈2A)  ∆A = = = 0,004 m = 0,4 (cm). + Số chu kì thực hiện được từ lúc dao động cho đến khi dừng hẳn: N = = = 25. + Do đó thời gian từ lúc buông tay cho đến lúc dừng lại: t = N.T = 0,2.2,5 = 5 s . Ví dụ 2. Một lò xo nhẹ độ cứng k = 300 N/m, một đầu cố định, đầu kia gắn quả cầu nhỏ khối lượng m = 0,15 kg. Quả cầu có thể trượt trên dây kim loại căng ngang trùng với trục lò xo và xuyên tâm quả cầu. Kéo quả cầu ra khỏi vị trí cân bằng 2 cm rồi thả cho quả cầu dao động. Do ma sát quả cầu dao động tắt dần chậm. Sau 200 dao động thì quả cầu dừng lại. Lấy g = 10 m/s2 . a) Độ giảm biên độ trong mỗi dao động tính bằng công thức nào. b) Tính hệ số ma sát µ. Hướng dẫn giải: a) Độ giảm biên độ trong mỗi chu kỳ dao động là 2 44 ωm F k F A ==∆ b) Sau 200 dao động thì vật dừng lại nên ta có N = 200. Áp dụng công thức: mg kA A A N µ4 00 = ∆ = Thay số với k = 300 N/m và A = 2 cm, m = 0,15 kg, g = 10 m/s2 ta được: 200 =  µ =005 Ví dụ 3. Một con lắc lò xo gồm lò xo có hệ số đàn hồi k = 60 N/m và quả cầu có khối lượng m = 60 (g), dao động trong một chất lỏng với biên độ ban đầu A = 12 cm. Trong quá trình dao động con lắc luôn chịu tác dụng của một lực cản có độ lớn không đổi FC. Xác định độ lớn của lực cản đó. Biết khoảng thời gian từ lúc dao động cho đến khi dừng hẳn là = 120 (s). Cho π2 = 10. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 96 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Hướng dẫn giải: + Chu kì dao động của con lắc: 60 06,0 22 ππ == k m T = 0,2 s + Độ giảm cơ năng sau một chu kì bằng công của lực ma sát cản trở trong chu kì đó: kA2 - kA’2 = FC.4A ⇔ k(A+A’)(A-A’) = FC.4A ⇔ .∆A.2.A ≈ FC.4A + Suy ra độ giảm biên độ sau một chu kì: ∆A = + Số dao động thực hiện được: N = = CF kA 4 + Thời gian kể từ lúc dao động cho đến khi dừng hẳn: τ = N.T = CF kA 4 .T + Suy ra, độ lớn lực cản: FC = = = 0,003 N Ví dụ 4. Một vật khối lượng m = 200 (g) nối với một lò xo có độ cứng k = 80 N/m. Đầu còn lại của lò xo gắn cố định, sao cho vật có thể dao động trên mặt phẳng nằm ngang. Kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng một đoạn 10 cm rồi buông tay không vận tốc ban đầu. Chọn trục toạ độ Ox trùng với phương chuyển động, gốc toạ độ O là vị trí cân bằng, và chiều dương của trục ngược với chiều kéo ra nói trên. Chọn gốc thời gian là lúc buông tay. Lấy gia tốc trọng trường g = 10 m/s2 . 1. Nếu bỏ qua ma sát giữa vật và mặt phẳng nằm ngang. Viết phương trình dao động. 2. Khi hệ số ma sát giữa m và mặt phẳng nằm ngang là µ = 0,1 thì dao động sẽ tắt dần. a) Tìm tổng chiều dài quãng đường mà vật đi được cho tới lúc dừng lại. b) Tính độ giảm biên độ dao động sau một chu kì. Tìm thời gian từ lúc vật bắt đầu dao động cho đến lúc dừng lại. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Đ/s: 1. x = 10sin(20t - ) cm 2. a) S = 2 m. b) ∆A = 1 cm ; t = π s . Ví dụ 5. Một vật khối lượng m = 1 kg nối với một lò xo có độ cứng k = 100 N/m. Đầu còn lại của lò xo gắn cố định, sao cho vật có thể dao động dọc theo trục Ox trên mặt phẳng nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang một góc α = 600 . Hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng là µ = 0,01. Từ vị trí cân bằng truyền cho vật vận tốc ban đầu vo = 50 cm/s thì vật dao động tắt dần. Xác định khoảng thời gian từ lúc bắt đầu dao động cho đến khi dừng hẳn. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Đ/s: τ = 5π (s). Ví dụ 6. Một vật khối lượng m = 100 (g) gắn với một lò xo có độ cứng 100 N/m, dao động trên mặt phẳng ngang với biên độ ban đầu 10cm. Lấy gia tốc trọng trường g = 10m/s2 , π2 = 10. Biết hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng ngang là µ = 0,1. Vật dao động tắt dần với chu kì không đổi. a) Tìm tổng chiều dài quãng đường S mà vật đi được cho tới lúc dừng lại. b) Tìm thời gian từ lúc dao động cho đến lúc dừng lại. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 97 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 7. Một con lắc đơn có chiều dài ℓ = 0,5 m, quả cầu nhỏ có khối lượng m = 100 (g). Cho nó dao động tại nơi có gia tốc trọng trường g = 9,8 m/s2 với biên độ góc αo = 0,14 rad. Trong quá trình dao động, con lắc luôn chịu tác dụng của lực ma sát nhỏ có độ lớn không đổi FC = 0,002 N thì nó sẽ dao động tắt dần. Dao động tắt dần có cùng chu kì như khi không có lực cản. Hãy chứng tỏ sau mỗi chu kì biên độ giảm một lượng nhất định. Tính khoảng thời gian từ lúc bắt đầu dao động cho đến khi dừng hẳn. Hướng dẫn giải: + Chu kì dao động của con lắc đơn: === 8,9 5,0 1416,3.22 g l T π 1,42 s + Sau mỗi chu kì biên độ góc giảm một lượng không đổi: ∆α = 8,9.1,0 002.0.44 = mg FC ≈ 0,0082 rad + Số dao động thực hiện được: N = α α ∆ 0 + Khoảng thời gian từ lúc bắt đầu dao động cho đến khi dừng hẳn là τ = N.T = α α ∆ 0 .T ≈ 24,24 s Ví dụ 8. Một con lắc đơn có chiều dài ℓ = 0,248 m, quả cầu nhỏ có khối lượng m = 100 (g). Cho nó dao động tại nơi có gia tốc trọng trường g = 9,8 m/s2 với biên độ góc αo = 0,07 rad trong môi trường dưới tác dụng của lực cản (có độ lớn không đổi) thì nó sẽ dao động tắt dần có cùng chu kì như khi không có lực cản. Xác định độ lớn của lực cản. Biết con lắc đơn chỉ dao động được τ = 100 (s) thì ngừng hẳn. Hướng dẫn giải: + Chu kì dao động của con lắc đơn: 8,9 248,0 1416,3.22 == g l T π ≈ 1, s + Sau mỗi chu kì biên độ góc giảm một lượng không đổi: ∆α = mg FC4 + Số dao động thực hiện được: N = α α ∆ 0 = CF mg 4 0α + Mặt khác, số dao động thực hiện được từ lúc dao động cho đến khi dừng hẳn theo bài ra là N = = = 100 s + Suy ra, độ lớn của lực cản: 07,0. 100.4 8,9/1,0 . 4 0 == α N mg FC = 0,1715.10-3 N DAO ĐỘNG TẮT DẦN, DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC (ĐỀ THI TRẮC NGHIỆM) Lý thuyết về dao động tắt dần, cưỡng bức, cộng hưởng: Câu 1: Nguyên nhân gây ra dao động tắt dần của con lắc đơn trong không khí là do A. trọng lực tác dụng lên vật. B. lực căng dây treo. C. lực cản môi trường. D. dây treo có khối lượng đáng kể. Câu 2: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về dao động tắt dần? A. Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian. B. Nguyên nhân của dao động tắt dần là do ma sát. C. Trong dầu, thời gian dao động của vật kéo dài hơn so với khi vật dao động trong không khí. D. A và C. Câu 3: Chọn câu sai khi nói về dao động tắt dần? A. Dao động tắt dần luôn luôn có hại, nên người ta phải tìm mọi cách để khắc phục dao động này. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 98 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng B. Lực cản môi trường hay lực ma sát luôn sinh công âm. C. Dao động tắt dần càng chậm nếu như năng lượng ban đầu truyền cho hệ dao động càng lớn và hệ số lực cản môi trường càng nhỏ. D. Biên độ hay năng lượng dao động giảm dần theo thời gian. Câu 4: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về dao động tắt dần? A. Tần số của dao động càng lớn thì dao động tắt dần càng chậm. B. Cơ năng của dao động giảm dần. C. Biên độ của dao động giảm dần. D. Lực cản càng lớn thì sự tắt dần càng nhanh. Câu 5: Nguyên nhân gây ra dao động tắt dần của con lắc đơn dao động trong không khí là A. do trọng lực tác dụng lên vật. B. do lực căng của dây treo. C. do lực cản của môi trường. D. do dây treo có khối lượng đáng kể. Câu 6: Một con lắc dao động tắt dần. Cứ sau mỗi chu kì, biên độ giảm 3%. Phần năng lượng của con lắc bị mất đi trong một dao động toàn phần là A. 4,5%. B. 6% C. 9% D. 3% Câu 7: Một con lắc dao động tắt dần. Sau một chu kì biên độ giảm 10%. Phần năng lượng mà con lắc đã mất đi trong một chu kỳ là A. 90% B. 8,1% C. 81% D. 19% Câu 8: Một chất điểm dao động tắt dần có tốc độ cực đại giảm đi 5% sau mỗi chu kỳ. Phần năng lượng của chất điểm bị giảm đi trong một dao động là A. 5% B. 9,6% C. 9,8% D. 9,5% Câu 9: Một con lắc lò xo đang dao động điều hòa với biên độ A thì chịu tác dụng của lực cản và dao động tắt dần. Sau 1 chu kì thì vận tốc qua vị trí cân bằng giảm 10% so với vận tốc cực đại khi dao động điều hòa. Sau 1 chu kì cơ năng của con lắc so với cơ năng ban đầu chỉ bằng A. 10%. B. 20% C. 81%. D. 18% Câu 10: Nhận xét nào sau đây là không đúng? A. Dao động tắt dần càng nhanh nếu lực cản của môi trường càng lớn. B. Dao động duy trì có chu kỳ bằng chu kỳ dao động riêng của con lắc. C. Dao động cưỡng bức có tần số bằng tần số của lực cưỡng bức. D. Biên độ của dao động cưỡng bức không phụ thuộc vào tần số lực cưỡng bức. Câu 11: Phát biểu nào sau đây là đúng? A. Dao động duy trì là dao động tắt dần mà người ta đã làm mất lực cản của môi trường đối với vật dao động. B. Dao động duy trì là dao động tắt dần mà người ta đã tác dụng ngoại lực biến đổi điều hoà theo thời gian vào vật dao động. C. Dao động duy trì là dao động tắt dần mà người ta đã tác dụng ngoại lực vào vật dao động cùng chiều với chiều chuyển động trong một phần của từng chu kỳ. D. Dao động duy trì là dao động tắt dần mà người ta đã kích thích lại dao động sau khi dao động bị tắt hẳn. Câu 12: Chọn câu trả lời sai? A. Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian. B. Dao động cưỡng bức là dao động dưới tác dụng của một ngoại lực biến thiên tuần hoàn. C. Khi cộng hưởng dao động thì tần số dao động của hệ bằng tần số riêng của hệ dao động. D. Tần số của dao động cưỡng bức luôn bằng tần số riêng của hệ dao động. Câu 13: Biên độ dao động cưỡng không thay đổi khi thay đổi Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 99 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng A. tần số ngoại lực tuần hoàn. B. biên độ ngoại lực tuần hoàn. C. pha ban đầu ngoại lực tuần hoàn. D. lực cản môi trường. Câu 14: Phát biểu nào dưới đây về dao động cưỡng bức là sai? A. Nếu ngoại lực cưỡng bức là tuần hoàn thì trong thời kì đầu dao động của con lắc là tổng hợp dao động riêng của nó với dao động của ngoại lực tuần hoàn. B. Sau một thời gian dao động còn lại chỉ là dao động của ngoại lực tuần hoàn. C. Tần số của dao động cưỡng bức bằng tần số của ngoại lực tuần hoàn. D. Để trở thành dao động cưỡng bức, ta cần tác dụng lên con lắc dao động một ngoại lực không đổi. Câu 15: Chọn phát biểu đúng khi nói về dao động cưỡng bức? A. Tần số của dao động cưỡng bức là tần số của ngoại lực tuần hoàn. B. Tần số của dao động cưỡng bức là tần số riêng của hệ. C. Biên độ của dao động cưỡng bức là biên độ của ngoại lực tuần hoàn. D. Biên độ của dao động cưỡng bức chỉ phụ thuộc vào tần số của ngoại lực tuần hoàn. Câu 16: Chọn một phát biếu sai khi nói về dao động tắt dần? A. Ma sát, lực cản sinh công làm tiêu hao dần năng lượng của dao động. B. Dao động có biên độ giảm dần do ma sát hoặc lực cản của môi trường tác dụng lên vật dao động. C. Tần số của dao động càng lớn thì quá trình dao động tắt dần càng kéo dài. D. Lực cản hoặc lực ma sát càng lớn thì quá trình dao động tắt dần càng kéo dài. Câu 17: Phát biểu nào sau đây là đúng? A. Dao động cưỡng bức là dao động dưới tác dụng của ngoại lực biến đổi tuần hoàn. B. Biên độ dao động cưỡng bức phụ thuộc vào mối quan hệ giữa tần số của lực cưỡng bức và tần số dao động riêng của hệ. C. Sự cộng hưởng thể hiện rõ nét nhất khi lực ma sát của môi trương ngoài là nhỏ. D. Cả A, B và C đều đúng. Câu 18: Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi A. tần số của lực cưỡng bức bằng tần số riêng của hệ. B. tần số dao động bằng tần số riêng của hệ. C. tần số của lực cưỡng bức nhỏ hơn tần số riêng của hệ. D. tần số của lực cưỡng bức lớn hơn tần số riêng của hệ. Câu 19: Chọn phát biểu sai về hiện tượng cộng hưởng. A. Điều kiện cộng hưởng là hệ phải dao động cưỡng bức dưới tác dụng của ngoại lực biến thiên tuần hoàn có tần số ngoại lực f bằng tần số riêng của hệ fo B. Biên độ cộng hưởng dao động không phụ thuộc vào lực ma sát của môi trường, chỉ phụ thuộc vào biên độ của ngoại lực cưỡng bức. C. Hiện tượng đặc biệt xảy ra trong dao động cưỡng bức là hiện tượng cộng hưởng. D. Khi cộng hưởng dao động biên độ của dao động cưỡng bức tăng đột ngột và đạt giá trị cực đại. Câu 20: Một hệ dao động diều hòa với tần số dao động riêng 4 Hz. Tác dụng vào hệ dao động đó một ngoại lực có biểu thức f = Focos(8πt + π/3) N thì A. hệ sẽ dao động cưỡng bức với tần số dao động là 8 Hz. B. hệ sẽ dao động với biên độ cực đại vì khi đó xảy ra hiện tượng cộng hưởng. C. hệ sẽ ngừng dao động vì do hiệu tần số của ngoại lực cưỡng bức và tần số dao động riêng bằng 0. D. hệ sẽ dao động với biên độ giảm dần rất nhanh do ngoại lực tác dụng cản trở dao động. Câu 21: Con lăc lò xo m = 250 (g), k = 100 N/m, con lắc chịu tác dung của ngoại lực cưỡng bức biến thiên tuần hoàn. Thay đổi tần số góc thì biên độ cưỡng bức thay đổi. Khi tần số góc lần lượt là 10 rad/s Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 100 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng và 15 rad/s thì biên độ lần lượt là A1 và A2. So sánh A1 và A2 A. A1 = 1,5A2. B. A1>A2. C. A1 = A2. D. A1 < A2. Câu 22: Con lắc đơn dài có chiều dài ℓ = 1 m đặt ở nơi có g = π2 m/s2 . Tác dụng vào con lắc một ngoại lực biến thiên tuần hoàn với tần số f = 2 Hz thì con lắc dao động với biên độ Ao. Tăng tần số của ngoại lực thì biên độ dao động của con lắc A. Tăng. B. Tăng lên rồi giảm. C. Không đổi. D. Giảm. Câu 23: Một con lắc lò xo gồm viên bi nhỏ có khối lượng m và lò xo có khối lượng không đáng kể có độ cứng k = 10 N/m. Con lắc dao động cưỡng bức dưới tác dụng của ngoại lực tuần hoàn có tần số góc ωf. Biết biên độ của ngoại lực tuần hoàn không thay đổi. Khi thay đổi tần số góc ωf thì biên độ dao động của viên bi thay đổi và khi ωf = 10 rad/s thì biên độ dao động của viên bi đạt cực đại. Khối lượng m của viên bi là A. 40 (g). B. 10 (g). C. 120 (g). D. 100 (g). Bài tập về hiện tượng cộng hưởng: Câu 24: Một con lăc đơn có độ dài 30 cm được treo vào tàu, chiều dài mỗi thnah ray 12,5 m ở chổ nối hai thanh ray có một khe hở hẹp, lấy g = 9,8 m/s2 . Tàu chạy với vận tốc nào sau đây thì con lắc đơn dao động mạnh nhất: A. v = 40,9 km/h B. v = 12 m/s C. v = 40,9 m/s D. v = 10 m/s Câu 25: Một xe máy chay trên con đường lát gạch, cứ cách khoảng 9 m trên đường lại có một rãnh nhỏ. Chu kì dao động riêng của khung xe trên các lò xo giảm xóc là 1,5 (s) . Xe bị xóc mạnh nhất khi vận tốc của xe là A. v = 6 km/h B. v = 21,6 km/h. C. v = 0,6 km/h. D. v = 21,6 m/s Câu 26: Một người xách một xô nước đi trên đường, mỗi bước đi dài 45 cm thì nước trong xô bị sóng sánh mạng nhất. Chu kì dao động riêng của nước trong xô là 0,3 (s). Vận tốc của người đó là A. v = 5,4 km/h B. v = 3,6 m/s C. v = 4,8 km/h D. v = 4,2 km/h Câu 27: Một người đèo hai thùng nước sau xe đạp, đạp trên đường lát bê tông. Cứ 3 m trên đường thì có một rảnh nhỏ, chu kỳ dao động riêng của nước trong thùng là 0,6 (s). Tính vận tốc xe đạp không có lợi là A. v = 10 m/s B. v = 18 km/h C. v = 18 m/s D. v = 10 km/h Câu 28: Một người xách một xô nước đi trên đường, mỗi bước đi dài 40 cm. Chu kì dao động riêng của nước trong xô là 0,2 (s). Để nước trong xô sóng sánh mạnh nhất thì người đó phải đi với vận tốc là A. v = 20 cm/s. B. v = 72 km/h. C. v = 2 m/s. D. v = 5 cm/s. Câu 29: Một người treo chiếc balô trên tàu bằng sợi đây cao su có độ cứng 900 N/m, balô nặng 16 kg, chiều dài mỗi thanh ray 12,5 m, ở chỗ nối hai thanh ray có một khe hở hẹp. Vận tốc của tàu chạy để balô rung mạnh nhất là A. v = 27 m/s. B. v = 27 km/h. C. v = 54 m/s. D. v = 54 km/h. Bài tập về dao động tắt dần: Câu 30: Con lắc lò xo dao động tắt dần trên mặt phẳng ngang. Biết k = 100 N/m, m = 100 (g), hệ số ma sát 0,2, kéo vật lệch 10 cm rồi buông tay, g = 10 m/s2 . Biên độ sau 5 chu kì là A. 3 cm. B. 4 cm. C. 5 cm. D. 6 cm. Câu 31: Con lắc lò xo đặt nằm ngang gồm vật nặng khối lượng m = 400 (g), lò xo có độ cứng k = 100N/m. Kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng một đoạn 3 cm rồi thả nhẹ để vật dao động. Hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng ngang là µ = 0,005. Lấy g = 10 m/s2 . Biên độ dao động còn lại sau chu kì đầu tiên là A. 3 cm. B. 1,5 cm. C. 2,92 cm. D. 2,89 cm. Câu 32: Con lắc lò xo dao động theo phương ngang, lò xo nhẹ có độ cứng 100 N/m, vật nhỏ dao động có khối lượng 100 (g), hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng ngang là 0,01. Độ giảm biên độ giữa hai lần liên tiếp vật qua vị trí cân bằng A. 0,04 mm. B. 0,02 mm. C. 0,4 mm. D. 0,2 mm. Câu 33: Một vật khối lượng 100 (g) nối với một lò xo có độ cứng 100 N/m. Đầu còn lại của lò xo gắn cố định, sao cho vật có thể dao động trên mặt phẳng nằm ngang. Kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng một Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 101 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng đoạn 8 cm rồi buông nhẹ. Lấy gia tốc trọng trường 10 m/s2 . Khi hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng nằm ngang là 0,2. Độ giảm biên độ dao động của vật sau 5 chu kì dao động là A. 2 cm B. 6 cm C. 5 cm D. 4 cm Câu 34: Vật nặng m = 250 (g) được gắn vào lò xo độ cứng k = 100 N/m dao động tắt dần trên mặt phẳng nằm ngang với biên độ ban đầu 10 cm. Biết hệ số ma sát giữa vật và mặt trượt là 0,1, lấy g = 10 m/s2 . Độ giảm biên độ sau 1 chu kì A. 1 mm. B. 2 mm. C. 1 cm. D. 2 cm. Câu 35: Con lắc lò xo ngang gồm lò xo có độ cứng k = 100 N/m và vật m = 100 (g), dao động trên mặt phẳng ngang, hệ số ma sát giữa vật và mặt ngang là µ = 0,01, lấy g = 10 m/s2. Sau mỗi lần vật chuyển động qua VTCB biên độ dao động giảm 1 lượng là A. ∆A = 0,1 cm. B. ∆A = 0,1 mm. C. ∆A = 0,2 cm. D. ∆A = 0,2 mm. Câu 36: Một con lắc lò xo có độ cứng của lò xo k = 100 N/m; m = 0,4 kg, g = 10 m/s2 . Kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng một đoạn 4cm rồi thả không vận tốc ban đầu. Trong quá trình dao động thực tế có ma sát µ = 5.10–3 . Số chu kỳ dao động cho đến lúc vật dừng lại là A. 50. B. 5. C. 20. D. 2. Câu 37: Một con lắc lò xo thẳng đứng gồm lò xo nhẹ có độ cứng k = 100 N/m, một đầu cố định, một đầu gắn vật nặng khối lượng m = 0,5 kg. Ban đầu kéo vật theo phương thẳng đứng khỏi vị trí cân bằng 5 cm rồi buông nhẹ cho dao động. Trong quá trình dao động vật luôn chịu tác dụng của lực cản có độ lớn bằng trọng lực tác dụng lên vật. Coi biên độ của vật giảm đều trong từng chu kỳ, lấy g = 10 m/s2 . Số lần vật qua vị trí cân bằng kể từ khi thả vật đến khi nó dừng hẳn là A. 25. B. 50. C. 75. D. 100. Câu 38: Con lắc đơn gồm một sợi dây nhẹ, không dãn, một đầu cố định, một đầu gắn với vật nhỏ có khối lượng m. Ban đầu kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng sao cho sợi dây hợp với phương thẳng đứng góc 0 = 0,1 rad rồi thả nhẹ. Trong quá trình dao động, nó luôn chịu tác dụng của lực cản có độ lớn bằng trọng lực tác dụng lên vật. Coi chu kỳ dao động là không đổi và biên độ giảm đều trong từng nửa chu kỳ. Số lần vật qua vị trí cân bằng kể từ lúc thả vật cho đến khi vật dừng hẳn là bao nhiêu ? A. 25. B. 50. C. 75. D. 100. Câu 39: Một con lắc lò xo nằm ngang gồm vật có khối lượng m = 200 (g), lò xo có độ cứng 160 N/m. Ban đầu người ta kéo vật khỏi VTCB một đoạn 4 cm rồi thả nhẹ cho nó dao động, hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng ngang là 0,005. Biết g = 10 m/s2 . Khi đó số dao động vật thực hiện cho đến lúc dừng lại là: A. 1600. B. 160. C. 160000. D. 320. Câu 40: Một con lắc lò xo ngang gồm lò xo có độ cứng k = 100 N/m và vật m = 100 (g), dao động trên mặt phẳng ngang, hệ số ma sát giữa vật và mặt ngang là µ = 0,02. Kéo vật lệch khỏi vị trí cân bằng một đoạn 10cm rồi thả nhẹ cho vật dao động. Quãng đường vật đi được từ khi bắt đầu dao động đến khi dừng hẳn là A. S = 50 m. B. S = 25 m. C. S = 50 cm. D. S = 25 cm. Câu 41: Một vật nhỏ đang dao động điều hòa dọc theo một trục nằm ngang trên đệm không khí có li độ x = 4cos(10πt + π/2) cm. Lấy g = 10 m/s2 . Tại t = 0, đệm không khí ngừng hoạt động, hệ số ma sát µ = 0,1 thì vật đi được quãng đường bằng bao nhiêu thì dừng? A. 1 m. B. 0,8 m. C. 1,2 m. D. 1,5 m. Câu 42: Một con lắc lò xo dao động trên mặt phẳng nghiêng một góc 600 so với phương ngang. Độ cứng lò xo k = 400 N/m, vật có khối lượng m = 100 (g), lấy g = 10 m/s2. Hệ số ma sát giữa vật và sàn là µ = 0,02. Lúc đầu đưa vật tới vị trí cách vị trí cân bằng 4 cm rồi buông nhẹ. Quãng đường vật đi được từ lúc bắt đầu dao động tới khi dừng lại A. 16 m. B. 32 m. C. 32 cm. D. 16 cm. Câu 43: Một con lắc lò xo có độ cứng k = 100 N/m, khối lượng m = 100 (g) dao động tắt dần trên mặt phẳng nằm ngang do ma sát, hệ số ma sát là µ = 0,1. Ban đầu vật ở vị trí có biên độ 4 cm. cho gia tốc trọng trường g = 10 m/s2 . Quãng đường vật đi được đến khi dừng lại là A. 80 cm. B. 160 cm. C. 60 cm. D. 100 cm. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 102 -
Chuyên đề ôn thi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Câu 44: Một vật khối lượng m nối với lò xo có độ cứng k. Đầu còn lại của lò xo gắn cố định, sao cho vật có thể dao động theo trục Ox trên mặt phẳng nghiêng so với mặt nằm ngang góc 600 . Hệ số ma sát 0,01. Từ vị trí cân bằng truyền cho vật vận tốc đầu 50 cm/s thì vật dao động tắt dần. Xác định khoảng thời gian từ lúc bắt đầu dao động cho đến khi dừng hẳn. Lấy gia tốc trọng trường 10 m/s2 . A. 2π (s). B. 3π (s). C. 4π (s). D. 5π (s). Câu 45: Một vật m gắn lò xo nhẹ k treo trên mặt phẳng nghiêng góc 300 so với mặt phẳng ngang. Cho biết g = 10 m/s2 , hệ số ma sát 0,01, từ vị trí cân bằng truyền cho vật vận tốc 40 cm/s. Thời gian từ lúc dao động cho tới khi dừng lại là A. 15π (s). B. 1,5π (s). C. 5π (s). D. 0,5π (s). Câu 46: Con lắc lò xo dao động tắt dần trên mặt phẳng ngang. Biết k = 100 N/m, m = 100 (g), hệ số ma sát 0,1, kéo vật lệch 10 cm rồi buông tay, g = 10 m/s2 . Thời gian từ lúc dao động cho tới khi dừng lại? A. 10 (h). B. 5 (s). C. 5 (h). D. 10 (s). Câu 47: Con lắc lò xo treo thẳng đứng k = 100 N/m, m = 100 (g). Gọi O là VTCB, đưa vật lên vị trí lò xo không biến dạng rồi truyền cho nó vận tốc 20 cm/s hướng lên. Lực cản tác dụng lên con lắc là 0,005 N. Vật đạt vận tốc lớn nhất ở vị trí A. Dưới O là 0,1 mm. B. Trên O là 0,05 mm. C. Tại O. D. Dưới O là 0,05 mm. Câu 48: Con lắc lò xo treo thẳng đứng k = 100 N/m, m = 100 (g). Gọi O là VTCB, đưa vật lên vị trí lò xo không biến dạng rồi buông tay cho dao động. Lực cản tác dụng lên con lắc là 0,1 N. Vật đạt vận tốc lớn nhất là A. 20 cm/s. B. 28,5 cm/s. C. 30 cm/s. D. 57cm/s. Câu 49: Một con lắc lò xo có đọ cứng k = 100 N/m, khối lượng m = 100 (g) dao động tắt dần trên mặt phẳng nằm ngang do ma sát, hệ số ma sát là µ = 0,1. Ban đầu vật ở vị trí có biên độ A = 10 cm. Cho gia tốc trọng trường g = 10 m/s2 . Tốc độ của vật khi qua vị trí cân bằng lần thứ nhất là A. 3,13 cm/s. B. 2,43 cm/s. C. 4,13 cm/s. D. 1,23 cm/s. Câu 50: Một con lắc lò xo có đọ cứng k = 1 N/m, khối lượng m = 0,02 kg dao động tắt dần trên mặt phẳng nằm ngang do ma sát, hệ số ma sát là µ = 0,1. Ban đầu lò xo bị nén 10 cm rồi buông nhẹ cho con lắc dao động tắt dần. Tốc độ lớn nhất mà vật đạt được trong qua trình dao động là A. 40 cm/s. B. 20 cm/s. C. 10 cm/s. D. 40 cm/s. Câu 51: Con lắc lò xo treo thẳng đứng k = 10 N/m, m = 100 (g). Gọi O là VTCB, đưa vật lên vị trí cách VTCB 8cm rồi buông tay cho dao động. Lực cản tác dụng lên con lắc là 0,01 N, g =10 m/s2 . Li độ lớn nhất sau khi qua vị trí cân bằng là A. 5,7 cm. B. 7,8 cm. C. 8,5 cm. D. 5 cm. Câu 52: Một con lắc lò xo gồm lò xo có hệ số đàn hồi k = 60 N/m và quả cầu có khối lượng m = 60 (g), dao động trong một chất lỏng với biên độ ban đầu A = 12 cm. Trong quá trình dao động con lắc luôn chịu tác dụng của một lực cản có độ lớn không đổi FC. Xác định độ lớn của lực cản đó. Biết khoảng thời gian từ lúc dao động cho đến khi dừng hẳn là ∆t = 120 (s). Lấy π2 = 10. A. 0,3 N. B. 0,5 N. C. 0,003 N. D. 0,005 N. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 103 -

More Related Content

DOC
Đại cương dao động điều hòa
byThanhThanh290
 
PPTX
Bai tap dao động điều hoà
byTung Dao
 
PDF
Chuyên đề DAO ĐỘNG CƠ_10595212092019
byhieupham236
 
DOC
Chuyên đề dao động cơ học
byJoachim Ngu
 
PDF
BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM VẬT LÝ 12 CÓ ĐÁP ÁN_10440712092019
byTiLiu5
 
PDF
MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA
byDuy Anh Nguyễn
 
PDF
Đại cương về dao động điều hòa
bythayhoang
 
DOC
Bai tap chuong dao dong co
by Nguyen Le
 
Đại cương dao động điều hòa
byThanhThanh290
 
Bai tap dao động điều hoà
byTung Dao
 
Chuyên đề DAO ĐỘNG CƠ_10595212092019
byhieupham236
 
Chuyên đề dao động cơ học
byJoachim Ngu
 
BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM VẬT LÝ 12 CÓ ĐÁP ÁN_10440712092019
byTiLiu5
 
MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA
byDuy Anh Nguyễn
 
Đại cương về dao động điều hòa
bythayhoang
 
Bai tap chuong dao dong co
by Nguyen Le
 

What's hot

PDF
Pp giai nhanh_dao_dong_dieu_hoa_6565
byrongvua
 
DOC
Bài tập dao động điều hòa
bychanpn
 
DOC
Trac nghiem dao dong dieu hoa full
bynguyengiacngo
 
DOC
Bài tập tổng hợp dao động điều hòa - Con lắc đơn - Con lắc lò xo - Tổng hợp
byVan-Duyet Le
 
DOCX
Chuong 1dao-dong-co.thuvienvatly.com.8099f.37895
byKỳ Quang
 
DOC
50 cau dao dong co hay va kho
byTáo Còi Cassiopeia
 
PDF
Tóm tắt kiến thức và phương pháp giải bài tập dao động cơ học
byphuonganhtran1303
 
DOC
Ôn tập dao động điều hòa, dao động cơ học
byyoungunoistalented1995
 
PDF
Tổng Hợp Công Thức Vật Lí Lớp 12
byHải Finiks Huỳnh
 
PDF
Cinh phục bài tập dao độngcơ.
bynam nam
 
DOC
Tóm tắt công thức vật lý 12, luyện thi đại học
byTrong Nguyen
 
PDF
Lớp 12 chương 1 dao động cơ
byMinh huynh
 
PDF
11 chuyen-de-giao-dong-co-hoc
byVui Lên Bạn Nhé
 
PPT
Ban Chieu1
byhunglt
 
DOC
Bài 1 dai cương dao dong dieu hoa
byThích Uống Trà Chanh
 
DOC
Phương pháp: 10 dạng bài tập dao động điều hòa
byVan-Duyet Le
 
PDF
Giao trinh day them vat ly 12 tap 1
byTrường THPT Nguyễn Công Phương
 
DOC
Ly thuyet-va-cong-thuc-cac-dang-dddh.thuvienvatly.com.d4cde.19191
byNguyen Thao Pham Nguyen
 
PDF
Tóm tắt chương trình vật lí lớp 12 - VipLam.Net
byThùy Linh
 
Pp giai nhanh_dao_dong_dieu_hoa_6565
byrongvua
 
Bài tập dao động điều hòa
bychanpn
 
Trac nghiem dao dong dieu hoa full
bynguyengiacngo
 
Bài tập tổng hợp dao động điều hòa - Con lắc đơn - Con lắc lò xo - Tổng hợp
byVan-Duyet Le
 
Chuong 1dao-dong-co.thuvienvatly.com.8099f.37895
byKỳ Quang
 
50 cau dao dong co hay va kho
byTáo Còi Cassiopeia
 
Tóm tắt kiến thức và phương pháp giải bài tập dao động cơ học
byphuonganhtran1303
 
Ôn tập dao động điều hòa, dao động cơ học
byyoungunoistalented1995
 
Tổng Hợp Công Thức Vật Lí Lớp 12
byHải Finiks Huỳnh
 
Cinh phục bài tập dao độngcơ.
bynam nam
 
Tóm tắt công thức vật lý 12, luyện thi đại học
byTrong Nguyen
 
Lớp 12 chương 1 dao động cơ
byMinh huynh
 
11 chuyen-de-giao-dong-co-hoc
byVui Lên Bạn Nhé
 
Ban Chieu1
byhunglt
 
Bài 1 dai cương dao dong dieu hoa
byThích Uống Trà Chanh
 
Phương pháp: 10 dạng bài tập dao động điều hòa
byVan-Duyet Le
 
Giao trinh day them vat ly 12 tap 1
byTrường THPT Nguyễn Công Phương
 
Ly thuyet-va-cong-thuc-cac-dang-dddh.thuvienvatly.com.d4cde.19191
byNguyen Thao Pham Nguyen
 
Tóm tắt chương trình vật lí lớp 12 - VipLam.Net
byThùy Linh
 

Similar to Chuong 1dao-dong-dieu-hoa-

PDF
Giao trinh.15640
byHồng Ngọc Trương
 
PDF
11 chuyen-de-giao-dong-co-hoc---wwwmathvncom.thuvienvatly.com.53230.41099
bythai lehong
 
DOCX
dao động điều hòa 11111111111111111111111111111
byhungthanhtao
 
DOCX
dao động điều hòa 11111111111111111111111111111
byhungthanhtao
 
DOC
Cách thức ôn thi vật lí đại học
byTrong Nguyen
 
PDF
Microsoft Word riof ạ rồi ảoiof a Document4.pdf
byNgocMinhTranPhuong1
 
DOCX
CHƯƠNG 1 - LÝ 11.docx
byssuser29a652
 
DOC
Tomtat vatly12(pb).1905
byQuyen Le
 
PDF
Lớp 12 chương 1 dao động cơ
byMinh huynh
 
PDF
32 bai-toan-hay-va-kho-thuong-gap-trong-ky-thi-tsdh-cd-140829045649-phpapp01
byKaquy Ka
 
PDF
Tổng hợp kiến thức vật lí LTĐH 2014
byHải Finiks Huỳnh
 
DOC
Tomtat vatly12(pb).1905
byQuyen Le
 
PDF
He thong cong thuc
byHọc Tập Long An
 
DOC
Tong hop cong thuc tinh nhanh vat ly 12 hot
byHải Nam Đoàn
 
PDF
Công Thức Vật Lý
byNguyễnn Quý-i
 
PDF
Tom tat kien_thuc_vat_ly_12_(suu_tam)_5618_96412447
bynhommaimaib7
 
DOC
Cong thuc ly 12 hot
byHùng Boypt
 
DOC
Bai tap tang_cuong_vat_li_12_161
byNgô Chí Tâm
 
PDF
Lý thuyết ( Lý Chương 1) ôn vào bao nắm vững lý 11.pdf
byminhtri2032009
 
PDF
tổng hợp chuyên đề luyện thi THPT Quốc Gia Vật Lý - Bài tập Vật lÝ 12 mới nhấ...
byHoàng Thái Việt
 
Giao trinh.15640
byHồng Ngọc Trương
 
11 chuyen-de-giao-dong-co-hoc---wwwmathvncom.thuvienvatly.com.53230.41099
bythai lehong
 
dao động điều hòa 11111111111111111111111111111
byhungthanhtao
 
dao động điều hòa 11111111111111111111111111111
byhungthanhtao
 
Cách thức ôn thi vật lí đại học
byTrong Nguyen
 
Microsoft Word riof ạ rồi ảoiof a Document4.pdf
byNgocMinhTranPhuong1
 
CHƯƠNG 1 - LÝ 11.docx
byssuser29a652
 
Tomtat vatly12(pb).1905
byQuyen Le
 
Lớp 12 chương 1 dao động cơ
byMinh huynh
 
32 bai-toan-hay-va-kho-thuong-gap-trong-ky-thi-tsdh-cd-140829045649-phpapp01
byKaquy Ka
 
Tổng hợp kiến thức vật lí LTĐH 2014
byHải Finiks Huỳnh
 
Tomtat vatly12(pb).1905
byQuyen Le
 
He thong cong thuc
byHọc Tập Long An
 
Tong hop cong thuc tinh nhanh vat ly 12 hot
byHải Nam Đoàn
 
Công Thức Vật Lý
byNguyễnn Quý-i
 
Tom tat kien_thuc_vat_ly_12_(suu_tam)_5618_96412447
bynhommaimaib7
 
Cong thuc ly 12 hot
byHùng Boypt
 
Bai tap tang_cuong_vat_li_12_161
byNgô Chí Tâm
 
Lý thuyết ( Lý Chương 1) ôn vào bao nắm vững lý 11.pdf
byminhtri2032009
 
tổng hợp chuyên đề luyện thi THPT Quốc Gia Vật Lý - Bài tập Vật lÝ 12 mới nhấ...
byHoàng Thái Việt
 

Chuong 1dao-dong-dieu-hoa-

  • 1.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng ĐẠI CƯƠNG VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA - PHẦN 1 I. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ DAO ĐỘNG 1) Dao động cơ học Dao động cơ học là sự chuyển động của một vật quanh một vị trí xác định gọi là vị trí cân bằng. 2) Dao động tuần hoàn Dao động tuần hoàn là dao động mà trạng thái của vật được lặp lại như cũ, theo hướng cũ sau những khoảng thời gian bằng nhau xác định (được gọi là chu kì dao động). 3) Dao động điều hòa Dao động điều hòa là dao động mà li độ của vật được biểu thị bằng hàm cosin hay sin theo thời gian. II. PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA 1. Bổ sung kiến thức Giá trị lượng giác của một số góc lượng giác đặc biệt x - π/2 -π/3 -π/4 -π/6 0 π/6 π/4 π/3 π/2 sinx -1 - 2 3 - 2 2- 2 10 2 1 2 2 2 3 1 cosx 0 - 2 1 - 2 2 - 2 31 2 3 2 2 2 1 0 Đạo hàm của hàm lượng giác Với hàm hợp u = u(x)  ( ) ( )   −= = uuu uuu sin''cos cos''sin Ví dụ: ( ) )sin(sin)cos(6)sin(sin)cos()'(3)sin(sin)'(sin3')cos(sin3 cos 2 cos'4'sin4 22222222 xxxxxxxxyxy x x xxyxy −=−=−=→= ==→= * Cách chuyển đổi qua lại giữa các hàm lượng giác + Để chuyển từ sinx  cosx thì ta áp dụng sinx = cos(x - ), hay chuyển từ sin sang cosin ta bớt đi π/2. + Để chuyển từ cosx  sinx thì ta áp dụng cosx = sin(x + ), hay chuyển từ cos sang sin ta thêm vào π/2 + Để chuyển từ -cosx  cosx thì ta áp dụng -cosx = cos(x + π), hay chuyển từ –cos sang cos ta thêm vào π. + Để chuyển từ -sinx  sinx thì ta áp dụng -sinx = sin (x+ π), hay chuyển từ –sin sang sin ta thêm vào π. Ví dụ:       +=      +−=      −−=       −=      −−=      −=       +=      +−=      −−= 3 2 cos2 3 cos2 3 cos2 4 3 cos3 24 cos3 4 sin3 6 5 sin4 6 sin4 6 sin4 π π ππ ππππ π π ππ xxxy xxxy xxxy Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 1 -
  • 2.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng * Nghiệm của các phương trình lượng giác cơ bản + Phương trình sinx = sinα ⇔    +−= += παπ πα 2. 2. kx kx + Phương trình cosx = cos α ⇔    +−= += πα πα 2. 2. kx kx Ví dụ:       +−= +−= ↔       +−=+ +=+ →      =      +⇔=      +       += +−= ↔       +=+ +−=+ →      −=      +⇔−=      + π π π π π ππ π ππ πππ π π π π π ππ π ππ πππ 2 24 7 2 24 2 43 2 2 43 2 4 cos 3 2cos 2 1 3 2cos 2 6 5 2 2 2 6 7 3 2 63 6 sin 3 sin 2 1 3 sin kx kx kx kx xx kx kx kx kx xx 2) Phương trình li độ dao động Phương trình li độ dao động có dạng x = Acos(ωt + φ). Các đại lượng đặc trưng cho dao động điều hòa : + x: li độ dao động hay độ lệch khỏi vị trí cân bằng. Đơn vị tính: cm, m. + A : Biên độ dao động hay li độ cực đại. Đơn vị tính: cm, m.. + ω : tần số góc của dao động, đại lượng trung gian cho phép xác định chu kỳ và tần số dao động. Đơn vị tính: rad/s. + φ: pha ban đầu của dao động (t = 0), giúp xác định trạng thái dao động của vật ở thời điểm ban đầu. Đơn vị tính rad + (ωt + φ): pha dao động tại thời điểm t, giúp xác định trạng thái dao động của vật ở thời điểm bất kỳ t. Đơn vị tính rad Chú ý: Biên độ dao động A luôn là hằng số dương. Ví dụ 1: Xác định biên độ dao động A, tần số góc ω và pha ban đầu của các dao động có phương trình sau: a) x = 3cos(10πt + ) cm b) x = -2sin(πt - ) cm c) x = - cos(4πt + ) cm Hướng dẫn giải: Bằng thao tác chuyển đổi phương trình lượng giác kết hợp với phương trình dao động điều hòa ta được a) x = 3cos(10πt + ) cm         = = = rad srad cmA 3 /10 3 π ϕ πω b) x = - 2sin(πt - ) cm = 2sin(πt - + π) cm= 2sin(πt + ) cm         = = = rad srad cmA 4 3 / 2 π ϕ πω c) x = - cos(4πt - ) cm = cos(4πt - +π) cm = cos(4πt - ) cm         = = = rad srad cmA 6 5 /4 1 π ϕ πω Ví dụ 2: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 10cos(2πt + π/6) cm. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 2 -
  • 3.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng a) Xác định li độ của vật khi pha dao động bằng π/3. b) Xác định li độ của vật ở các thời điểm t = 1 (s); t = 0,25 (s). c) Xác định các thời điểm vật qua li độ x = –5 cm và x = 10 cm. Hướng dẫn giải: a) Khi pha dao động bằng π/3 tức ta có 2πt + π/6 = π/3  x = 10cos = 5 cm b) Xác định li độ của vật ở các thời điểm t = 1 (s); t = 0,25 (s). + Khi t = 1(s)  x = 10cos(2π.1 + ) = 10cos = 5 cm + Khi t = 0,25 (s)  x = 10cos(2π.0,25 + )= 10cos = - 5 cm c) Xác định các thời điểm vật qua li độ x = –5 cm và x = 10 cm. Các thời điểm mà vật qua li độ x = x0 phải thỏa mãn phương trình x = x0 ⇔ Acos(ωt + φ) = x0 ⇔ cos(ωt + φ) = A x0 * x = -5 cm = ⇔ x = 10cos(2πt + ) = -5 ⇔ cos(2πt + ) = - = cos        +−=+ +=+ π ππ π π ππ π 2 3 2 6 2 2 3 2 6 2 kt kt        =+−= =+= ...3,2;1; 12 5 ...2;1;0; 4 1 kkt kkt (do t không thể âm) * x = 10 cm ⇔ x = 10cos(2πt + ) = 10 ⇔ cos(2πt + ) =1 = cos(k2π) ⇔ 2πt + = k2π ⇔ t = - + k; k = 1, 2 ... 3) Phương trình vận tốc Ta có v = x’ ) 2 sin()cos()sin( ) 2 cos()sin()cos( π ϕωωϕωωϕω π ϕωωϕωωϕω ++=+=→+= ++=+−=→+= tAtAvtAx tAtAvtAx Nhận xét : + Vận tốc nhanh pha hơn li độ góc π/2 hay φv = φx + π/2. + Véc tơ vận tốc v  luôn cùng chiều với chiều chuyển động (vật chuyển động theo chiều dương thì v > 0, theo chiều âm thì v < 0). + Độ lớn của vận tốc được gọi là tốc độ, và luôn có giá trị dương. + Khi vật qua vị trí cân bằng (tức x = 0) thì tốc độ vật đạt giá trị cực đại là vmax = ωA, còn khi vật qua các vị trí biên (tức x = ± A) thì vận tốc bị triệt tiêu (tức là v = 0) vật chuyển động chậm dần khi ra biên. Ví dụ 1: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 4cos(4πt - π/3) cm. a) Viết phương trình vận tốc của vật. b) Xác định vận tốc của vật ở các thời điểm t = 0,5 (s) ; t = 1,25 (s). c) Tính tốc độ của vật khi vật qua li độ x = 2 cm. Hướng dẫn giải: a) Từ phương trình dao động x = 4cos(4πt - π/3) cm  v = x’ = -16πsin(4πt - π/3) cm/s b) Xác định vận tốc của vật ở các thời điểm t = 0,5 (s) ; t = 1,25 (s). * Khi t = 0,5 (s)  v = -16πsin(4π.0,5 - π/3) = 8π cm/s ∗ Khi t 1,125 (s)  v = 16πsin(4π.1,125 - π/3) = - 8π cm/s c) Khi vật qua li độ x = 2 cm  4cos(4πt - π/3) =2 ⇔ cos(4πt - π/3) =  sin(4πt- π/3) = 4 1 1−± = ± Khi đó, v = -16πsin(4πt - π/3) = -16π.(± ) = 8π cm/s Vậy khi vật qua li độ x = 2 cm thì tốc độ của vật đạt được là v = 8π cm/s Ví dụ 2: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 10cos(2πt - π/6) cm. a) Viết phương trình vận tốc của vật. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 3 -
  • 4.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng b) Tính tốc độ của vật khi vật qua li độ x = 5 cm. c) Tìm những thời điểm vật qua li độ 5 cm theo chiều âm của trục tọa độ. Hướng dẫn giải: a) Từ phương trình dao động x = 10cos(2πt - π/6) cm  v’ =-20πsin(2πt - π/6) cm/s b) Khi vật qua li độ x = 5 cm thì ta có 10cos(2πt - π/6) = 5 ⇔ cos(2πt - π/6) = ⇒ sin(2πt - π/6) = 2 3 ± Tốc độ của vật có giá trị là v = |-20πsin(2πt - π/6)| = 10π m/s c) Những thời điểm vật qua li độ x = 5 cm theo chiều âm thỏa mãn hệ thức    < −= 0 5 v cmx ⇔     >− =−=− ⇔    <−− −=− 0)6/2sin( 3 2 cos 2 1 ) 6 2cos( 0)6/2sin(20 5)6/2cos(10 ππ ππ π πππ ππ t t t t ⇔     >− +±=− 0)6/2sin( 2 3 2 cos 6 2 ππ π ππ π t kt 2πt - = +k2π ⇔ t = +k; k ≥ 0 4) Phương trình gia tốc Ta có a = v’ = x”  xtAatAvtAx xtAatAvtAx 22 22 )sin()cos()sin( )cos()sin()cos( ωϕωωϕωωϕω ωϕωωϕωωϕω −=+−=→+=→+= −=+−=→+−=→+= Vậy trong cả hai trường hợp thiết lập ta đều có a = –ω2 x. Nhận xét: + Gia tốc nhanh pha hơn vận tốc góc π/2, nhanh pha hơn li độ góc π, tức là φa = φv + = φx + π. + Véc tơ gia tốc a  luôn hướng về vị trí cân bằng. + Khi vật qua vị trí cân bằng (tức x = 0) thì gia tốc bị triệt tiêu (tức là a = 0), còn khi vật qua các vị trí biên (tức x = ± A) thì gia tốc đạt độ lớn cực đại amax = ω2 A. Ví dụ 1: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 2cos(πt + π/6) cm. Lấy π2 = 10. a) Viết phương trình vận tốc, gia tốc của vật. b) Xác định vận tốc, gia tốc của vật ở thời điểm t = 0,5 (s). c) Tính tốc độ cực đại, gia tốc cực đại của vật. Hướng dẫn giải: a) Từ phương trình dao động x = 2cos(πt + )  222 / 6 cos20 6 cos2 / 6 sin2' scmttxa scmtxv       +−=      +−=−=       +−== π π π ππω π ππ b) Thay t = 0,5 (s) vào các phương trình vận tốc, gia tốc ta được: 2 /10 6 sin20 62 cos20 6 cos20 /3 6 cos2 62 sin2 6 sin2 scmta scmtv =      =      +−=      +−= −=      −=      +−=      +−= ππππ π π π π ππ π π ππ Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 4 -
  • 5.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng c) Từ các biểu thức tính vmax và amax ta được    === == 222 max max /202 /2 scmAa scmAv πω πω Ví dụ 2: Một vật dao động điều hòa có phương trình x = 2cos(10πt + π/4) cm. a) Viết phương trình vận tốc, phương trình gia tốc của vật. .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... b) Tính li độ, vận tốc, gia tốc của vật ở các thời điểm t = 0 và t = 0,5 (s). .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... c) Xác định các thời điểm vật qua li độ x = cm theo chiều âm và x = 1 cm theo chiều dương. .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... Ví dụ 3: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 10cos(4πt + π/3) cm. a) Viết biểu thức của vận tốc, gia tốc của vật. .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... b) Tính vận tốc, gia tốc của vật tại thời điểm t = 0,5 (s) và t = 2 (s). .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... c) Khi vật có li độ x = 4 cm thì vật có tốc độ là bao nhiêu? .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... d) Tìm những thời điểm vật qua li độ x = 5 cm. .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 5 -
  • 6.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng TRẮC NGHIỆM ĐẠI CƯƠNG VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA - PHẦN 1 Câu 1: Một vật dao động điều hoà theo phương trình x = 2cos(4πt + π/3) cm. Chu kỳ và tần số dao động của vật là A. T = 2 (s) và f = 0,5 Hz. B. T = 0,5 (s) và f = 2 Hz C. T = 0,25 (s) và f = 4 Hz. D. T = 4 (s) và f = 0,5 Hz. Câu 2: Một vật dao động điều hoà theo phương trình x = –4sin(5πt – π/3) cm. Biên độ dao động và pha ban đầu của vật là A. A = – 4 cm và φ = π/3 rad. B. A = 4 cm và 2π/3 rad. C. A = 4 cm và φ = 4π/3 rad. D. A = 4 cm và φ = –2π/3 rad. Câu 3: Một vật dao động điều hoà theo phương trình x = – 5sin(5πt – π/6) cm. Biên độ dao động và pha ban đầu của vật là A. A = – 5 cm và φ = – π/6 rad. B. A = 5 cm và φ = – π/6 rad. C. A = 5 cm và φ = 5π/6 rad. D. A = 5 cm và φ = π/3 rad. Câu 4: Một vật dao động điều hoà theo phương trình x = 2cos(5πt + π/3) cm. Biên độ dao động và tần số góc của vật là A. A = 2 cm và ω = π/3 (rad/s). B. A = 2 cm và ω = 5 (rad/s). C. A = – 2 cm và ω = 5π (rad/s). D. A = 2 cm và ω = 5π (rad/s). Câu 5: Một vật dao động điều hoà theo phương trình x = – 3sin(5πt – π/3) cm. Biên độ dao động và tần số góc của vật là A. A = – 3 cm và ω = 5π (rad/s). B. A = 3 cm và ω = – 5π (rad/s). C. A = 3 cm và ω = 5π (rad/s). D. A = 3 cm và ω = – π/3 (rad/s). Câu 6: Phương trình dao động điều hoà của một chất điểm có dạng x = Acos(ωt + φ). Độ dài quỹ đạo của dao động là A. A. B. 2A. C. 4A D. A/2. Câu 7: Một vật dao động điều hòa theo phương trình x = 6cos(4πt) cm. Biên độ dao động của vật là A. A = 4 cm. B. A = 6 cm. C. A= –6 cm. D. A = 12 m. Câu 8: Một chất điểm dao động điều hòa theo phương trình x = 5cos(2πt) cm, chu kỳ dao động của chất điểm là A. T = 1 (s). B. T = 2 (s). C. T = 0,5 (s). D. T = 1,5 (s). Câu 9: Một vật dao động điều hòa theo phương trình x = 6cos(4πt) cm. Tần số dao động của vật là A. f = 6 Hz. B. f = 4 Hz. C. f = 2 Hz. D. f = 0,5 Hz. Câu 10: Một vật dao động điều hòa có phương trình x = 2cos(2πt – π/6) cm. Li độ của vật tại thời điểm t = 0,25 (s) là A. 1 cm. B. 1,5 cm. C. 0,5 cm. D. –1 cm. Câu 11: Một vật dao động điều hòa theo phương trình x = 3cos(πt + π/2) cm, pha dao động tại thời điểm t = 1 (s) là A. π (rad). B. 2π (rad). C. 1,5π (rad). D. 0,5π (rad). Câu 12: Một vật dao động điều hoà theo phương trình x = 2cos(4πt) cm. Li độ và vận tốc của vật ở thời điểm t = 0,25 (s) là A. x = –1 cm; v = 4π cm/s. B. x = –2 cm; v = 0 cm/s. C. x = 1 cm; v = 4π cm/s. D. x = 2 cm; v = 0 cm/s. Câu 13: Một chất điểm dao động điều hoà với phương trình dạng x = 5cos(πt + π/6) cm. Biểu thức vận tốc tức thời của chất điểm là A. v = 5sin(πt + π/6) cm/s. B. v = –5πsin(πt + π/6) cm/s. C. v = – 5sin(πt + π/6) cm/s. D. x = 5πsin(πt + π/6) cm/s. Câu 14: Một chất điểm dao động điều hoà với phương trình dạng x = 5cos(πt + π/6) (cm, s). Lấy π2 = Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 6 -
  • 7.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng 10, biểu thức gia tốc tức thời của chất điểm là A. a = 50cos(πt + π/6) cm/s2 B. a = – 50sin(πt + π/6) cm/s2 C. a = –50cos(πt + π/6) cm/s2 D. a = – 5πcos(πt + π/6) cm/s2 Câu 15: Một vật dao động điều hoà theo phương trình x = 4sin(5πt – π/6) cm. Vận tốc và gia tốc của vật ở thời điểm t = 0,5 (s) là A. 10π cm/s và –50π2 cm/s2 B. 10π cm/s và 50π2 cm/s2 C. -10π cm/s và 50π2 cm/s2 D. 10π cm/s và -50π2 cm/s2 . Câu 16: Một vật dao động điều hoà với phương trình x = Acos(ωt + φ). Tốc độ cực đại của chất điểm trong quá trình dao động bằng A. vmax = A2 ω B. vmax = Aω C. vmax = –Aω D. vmax = Aω2 Câu 17: Một vật dao động điều hoà chu kỳ T. Gọi vmax và amax tương ứng là vận tốc cực đại và gia tốc cực đại của vật. Hệ thức liên hệ đúng giữa vmax và amax là A. amax = T vmax B. amax = T vmax2π C. amax = T v π2 max D. amax = T vmax2π − Câu 18: Một vật dao động điều hòa có phương trình x = 2cos(2πt – π/6) cm. Lấy π2 = 10, gia tốc của vật tại thời điểm t = 0,25 (s) là A. 40 cm/s2 B. –40 cm/s2 C. ± 40 cm/s2 D. – π cm/s2 Câu 19: Chất điểm dao động điều hòa với phương trình x = 6cos(10t – 3π/2) cm. Li độ của chất điểm khi pha dao động bằng 2π/3 là A. x = 30 cm. B. x = 32 cm. C. x = –3 cm. D. x = – 40 cm. Câu 20: Một vật dao động điều hòa có phương trình x = 5cos(2πt – π/6) cm. Vận tốc của vật khi có li độ x = 3 cm là A. v = 25,12 cm/s. B. v = ± 25,12 cm/s. C. v = ± 12,56 cm/s D. v = 12,56 cm/s. Câu 21: Một vật dao động điều hòa có phương trình x = 5cos(2πt – π/6) cm. Lấy π2 = 10. Gia tốc của vật khi có li độ x = 3 cm là A. a = 12 m/s2 B. a = –120 cm/s2 C. a = 1,20 cm/s2 D. a = 12 cm/s2 Câu 22: Một vật dao động điều hoà có phương trình dao động x = 2sin(5πt + π/3) cm. Vận tốc của vật ở thời điểm t = 2 (s) là A. v = – 6,25π (cm/s). B. v = 5π (cm/s). C. v = 2,5π (cm/s). D. v = – 2,5π (cm/s). Câu 23: Vận tốc tức thời trong dao động điều hòa biến đổi A. cùng pha với li độ. B. ngược pha với li độ. C. lệch pha vuông góc so với li độ. D. lệch pha π/4 so với li độ. Câu 24: Gia tốc tức thời trong dao động điều hòa biến đổi A. cùng pha với li độ. B. ngược pha với li độ. C. lệch pha vuông góc so với li độ. D. lệch pha π/4 so với li độ. Câu 25: Trong dao động điều hoà A. gia tốc biến đổi điều hoà cùng pha so với vận tốc. B. gia tốc biến đổi điều hoà ngược pha so với vận tốc. C. gia tốc biến đổi điều hoà sớm pha π/2 so với vận tốc. D. gia tốc biến đổi điều hoà chậm pha π/2 so với vận tốc. Câu 26: Chọn câu sai khi so sánh pha của các đại lượng trong dao động điều hòa ? A. li độ và gia tốc ngược pha nhau. B. li độ chậm pha hơn vận tốc góc π/2. C. gia tốc nhanh pha hơn vận tốc góc π/2. D. gia tốc chậm pha hơn vận tốc góc π/2. Câu 27: Vận tốc trong dao động điều hoà có độ lớn cực đại khi A. li độ có độ lớn cực đại. B. gia tốc cực đại. C. li độ bằng 0. D. li độ bằng biên độ. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 7 -
  • 8.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Câu 28: Một chất điểm dao động điều hoà trên quỹ đạo MN = 30 cm, biên độ dao động của vật là A. A = 30 cm. B. A = 15 cm. C. A = – 15 cm. D. A = 7,5 cm. Câu 29: Một vật dao động điều hoà với phương trình x = Acos(ωt + φ), tại thời điểm t = 0 thì li độ x = A. Pha ban đầu của dao động là A. 0 (rad). B. π/4 (rad). C. π/2 (rad). D. π (rad). Câu 30: Dao động điều hoà có vận tốc cực đại là vmax = 8π cm/s và gia tốc cực đại amax= 16π2 cm/s2 thì tần số góc của dao động là A. π (rad/s). B. 2π (rad/s). C. π/2 (rad/s). D. 4π (rad/s). Câu 31: Dao động điều hoà có vận tốc cực đại là vmax = 8π cm/s và gia tốc cực đại amax= 16π2 cm/s2 thì biên độ của dao động là A. 3 cm. B. 4 cm. C. 5 cm. D. 8 cm. Câu 32:. Một chất điểm dao động điều hòa với phương trình x = 20cos(2πt) cm. Gia tốc của chất điểm tại li độ x = 10 cm là A. a = –4 m/s2 B. a = 2 m/s2 C. a = 9,8 m/s2 D. a = 10 m/s2 Câu 33: Biểu thức nào sau đây là biểu thức tính gia tốc của một vật dao động điều hòa? A. a = 4x B. a = 4x2 C. a = – 4x2 D. a = – 4x Câu 34: Chọn phương trình biểu thị cho dao động điều hòa của một chất điểm? A. x = Acos(ωt + φ) cm. B. x = Atcos(ωt + φ) cm. C. x = Acos(ω + φt) cm. D. x = Acos(ωt2 + φ) cm. Câu 35: Một vật dao động điều hoà có phương trình x = Acos(ωt + π/2) cm thì gốc thời gian chọn là A. lúc vật có li độ x = – A. B. lúc vật đi qua VTCB theo chiều dương. C. lúc vật có li độ x = A D. lúc vật đi qua VTCB theo chiều âm. Câu 36: Một vật dao động điều hoà theo phương trình x = Acos(ωt) thì gốc thời gian chọn lúc A. vật có li độ x = – A B. vật có li độ x = A. C. vật đi qua VTCB theo chiều dương. D. vật đi qua VTCB theo chiều âm. Câu 37: Một vật dao động điều hoà theo phương trình x = 10cos(2πt + ) cm thì gốc thời gian chọn lúc A. vật có li độ x = 5 cm theo chiều âm. B. vật có li độ x = – 5 cm theo chiều dương. C. vật có li độ x = 5 cm theo chiều âm. D. vật có li độ x = 5 cm theo chiều dương. Câu 38: Phương trình vận tốc của vật là v = Aωcos(ωt). Phát biểu nào sau đây là đúng? A. Gốc thời gian lúc vật có li độ x = – A. B. Gốc thời gian lúc vật có li độ x = A. C. Gốc thời gian lúc vật đi qua VTCB theo chiều dương. D. Gốc thời gian lúc vật đi qua VTCB theo chiều âm. Câu 39: Chọn câu đúng khi nói về biên độ dao động của một vật dao động điều hòa. Biên độ dao động A. là quãng đường vật đi trong 1 chu kỳ dao động. B. là quãng đường vật đi được trong nửa chu kỳ dao động. C. là độ dời lớn nhất của vật trong quá trình dao động. D. là độ dài quỹ đạo chuyển động của vật. Câu 40: Một chất điểm dao động điều hòa có phương trình x = 4cos(πt + π/4) cm thì A. chu kỳ dao động là 4 (s). B. Chiều dài quỹ đạo là 4 cm. C. lúc t = 0 chất điểm chuyển động theo chiều âm. D. tốc độ khi qua vị trí cân bằng là 4 cm/s. Câu 41: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 4cos(20πt + π/6) cm. Chọn phát biểu đúng ? A. Tại t = 0, li độ của vật là 2 cm. B. Tại t = 1/20 (s), li độ của vật là 2 cm. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 8 -
  • 9.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng C. Tại t = 0, tốc độ của vật là 80 cm/s. D. Tại t = 1/20 (s), tốc độ của vật là 125,6 cm/s. Câu 42: Một chất điểm dao động điều hòa có phương trình x = 4cos(πt + π/4) cm. Tại thời điểm t = 1 (s), tính chất chuyển động của vật là A. nhanh dần theo chiều dương. B. chậm dần theo chiều dương. C. nhanh dần theo chiều âm. D. chậm dần theo chiều âm. Câu 43: Trên trục Ox một chất điểm dao động điều hòa có phương trình x = 5cos(2πt + π/2) cm. Tại thời điểm t = 1/6 (s), chất điểm có chuyển động A. nhanh dần theo chiều dương. B. chậm dần theo chiều dương. C. nhanh dần ngược chiều dương. D. chậm dần ngược chiều dương. Câu 44: Một vật dao động điều hòa phải mất 0,25 s để đi từ điểm có tốc độ bằng không tới điểm tiếp theo cũng như vậy. Khoảng cách giữa hai điểm là 36 cm. Biên độ và tần số của dao động này là A. A = 36 cm và f = 2 Hz. B. A = 18 cm và f = 2 Hz. C. A = 36 cm và f = 1 Hz. D. A = 18 cm và f = 4 Hz. Câu 45: Đối với dao động điều hòa, khoảng thời gian ngắn nhất sau đó trạng thái dao động lặp lại như cũ gọi là A. tần số dao động. B. chu kỳ dao động. C. pha ban đầu. D. tần số góc. Câu 46: Đối với dao động tuần hoàn, số lần dao động được lặp lại trong một đơn vị thời gian gọi là A. tần số dao động. B. chu kỳ dao động. C. pha ban đầu. D. tần số góc. Câu 47: Đối với dao động cơ điều hòa, Chu kì dao động là quãng thời gian ngắn nhất để một trạng thái của dao động lặp lại như cũ. Trạng thái cũ ở đây bao gồm những thông số nào ? A. Vị trí cũ B. Vận tốc cũ và gia tốc cũ C. Gia tốc cũ và vị trí cũ D. Vị trí cũ và vận tốc cũ Câu 48: Pha của dao động được dùng để xác định A. biên độ dao động B. trạng thái dao động C. tần số dao động D. chu kỳ dao động Câu 49: Trong một dao động điều hòa đại lượng nào sau đây của dao động không phụ thuộc vào điều kiện ban đầu? A. Biên độ dao động. B. Tần số dao động. C. Pha ban đầu. D. Cơ năng toàn phần. Câu 50: Một vật dao động điều hoà theo trục Ox, trong khoảng thời gian 1 phút 30 giây vật thực hiện được 180 dao động. Khi đó chu kỳ và tần số động của vật lần lượt là A. T = 0,5 (s) và f = 2 Hz. B. T = 2 (s) và f = 0,5 Hz. C. T = 1/120 (s) và f = 120 Hz. D. T = 2 (s) và f = 5 Hz. Câu 51: Một vật dao động điều hòa với biên độ A = 5 cm. Khi nó có li độ là 3 cm thì vận tốc là 1 m/s. Tần số góc dao động là A. ω = 5 (rad/s). B. ω = 20 (rad/s). C. ω = 25 (rad/s). D. ω = 15 (rad/s). Câu 52: Một vật dao động điều hòa thực hiện được 6 dao động mất 12 (s). Tần số dao động của vật là A. 2 Hz. B. 0,5 Hz. C. 72 Hz. D. 6 Hz. Câu 53: Một vật dao động điều hòa với biên độ A = 4 cm. Vật thực hiện được 5 dao động mất 10 (s). Tốc độ cực đại của vật trong quá trình dao động là A. vmax = 2π cm/s. B. vmax = 4π cm/s. C. vmax = 6π cm/s. D. vmax = 8π cm/s. Câu 54: Phương trình li độ của một vật là x = 4sin(4πt – π/2) cm. Vật đi qua li độ x = –2 cm theo chiều dương vào những thời điểm nào: A. t = 1/12 + k/2, (k = 0, 1, 2…). B. t = 1/12 + k/2 ; t = 5/12 + k/2, (k = 0, 1, 2…). C. t = 5/12 + k/2, (k = 0, 1, 2…). D. t = 5/12 + k/2, (k = 1, 2, 3…). Câu 55: Phương trình li độ của một vật là x = 5cos(4πt – π) cm. Vật qua li độ x = –2,5 cm vào những Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 9 -
  • 10.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng thời điểm nào? A. t = 1/12 + k/2, (k = 0, 1, 2…). B. t = 5/12 + k/2, (k = 0, 1, 2…). C. t = 1/12 + k/2 ; t = 5/12 + k/2, (k = 0, 1, 2…). D. Một biểu thức khác Câu 56: Một chất điểm dao động điều hoà với phương trình li độ x = 2cos(πt) cm.Vật qua vị trí cân bằng lần thứ nhất vào thời điểm A. t = 0,5 (s). B. t = 1 (s). C. t = 2 (s). D. t = 0,25 (s). ĐẠI CƯƠNG VỀ DAO ĐBỘNG ĐIỀU HÒA - PHẦN 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA - PHẦN 2 II. HỆ THỨC LIÊN HỆ TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA Ví dụ 1: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 5cos(ωt + π/3) cm. Lấy π2 = 10. a) Khi vật qua vị trí cân bằng có tốc độ 10π (cm/s). Viết biểu thức vận tốc, gia tốc của vật. b) Tính tốc độ của vật khi vật có li độ 3 (cm). c) Khi vật cách vị trí cân bằng một đoạn (cm) thì vật có tốc độ là bao nhiêu? Hướng dẫn giải: a) Khi vật qua vị trí cân bằng thì tốc độ của vật đạt cực đại nên vmax = ωA = 10π  ω = π maxv = =2 rad/s Khi đó x = 5cos(2πt + ) cm  222 / 3 cos200 3 cos54 / 3 sin10' scmttxa scmtxv       +−=      +−=−=       +−== π π π ππω π ππ b) Khi x = 3 cm, áp dụng hệ thức liên hệ ta được 122 2 2 2 =+ A v A x ω 22 xAv −=↔ ω = 22 352 −= π = 8π cm/s c) Khi vật cách vị trí cân bằng một đoạn (cm), tức là |x| = cm  2 2 2 25 52         −= πv = 5π cm/s Ví dụ 2: Một vật dao động điều hòa với biên độ A, tần số f. Tìm tốc độ của vật ở những thời điểm vật có li độ a) x = 2 2A ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... b) x = - 2 3A ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... c) x = ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... Ví dụ 3: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 4cos(2πt + π/2) cm. a) Viết biểu thức của vận tốc, gia tốc của vật. ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... b) Tính vận tốc, gia tốc của vật tại thời điểm t = 0,5 (s) và t = 2 (s). ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... c) Khi vật có li độ x = 2 cm thì vật có tốc độ là bao nhiều? ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 10 -
  • 11.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng d) Tìm những thời điểm vật qua li độ x = 2 cm theo chiều âm. ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... III. CHU KỲ, TẦN SỐ TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA Ví dụ 1: Một vật dao động điều hòa với biên độ 10 cm. Trong khoảng thời gian 90 giây, vật thực hiện được 180 dao động. Lấy π2 = 10. a) Tính chu kỳ, tần số dao động của vật. b) Tính tốc độ cực đại và gia tốc cực đại của vật. Hướng dẫn giải: a) Ta có ∆t = N.T  T = = = 0,5 s Từ đó ta có tần số dao động là f = 1/T = 2 (Hz). b) Tần số góc dao động của vật là ω = = = 4π (rad/s). Tốc độ cực đại, gia tốc cực đại của vật được tính bởi công thức    ==== == 2222 max max /6,1/16016 /40 smscmAa scmAv πω πω Ví dụ 2: Một vật dao động điều hòa có vmax = 16π (cm/s); amax = 6, 4 (m/s2 ). Lấy π2 = 10. a) Tính chu kỳ, tần số dao động của vật. b) Tính độ dài quỹ đạo chuyển động của vật. c) Tính tốc độ của vật khi vật qua các li độ x = - ; x = Hướng dẫn giải: a) Ta có    == = 22 max max /640/4,6 /16 smsma scmv π  ω = srad v a /4 16 640 max max π π == Từ đó ta có chu kỳ và tần số dao động là:       == == Hzf sT 2 2 5,0 2 π ω ω π b) Biên độ dao động A thỏa mãn A = ω maxv = = 4 cm  Độ dài quỹ đạo chuyển động là 2A = 8 (cm). c) Áp dụng công thức tính tốc độ của vật ta được: * khi x = -  2 34 4 4 2 222 AA AxAv π πω =−=−= = 8π cm/s * khi x =  2 4 4 3 4 2 222 AA AxAv π πω =−=−= = 8π cm/s Ví dụ 3: Một vật dao động điều hòa có gia tốc cực đại là amax = 18 m/s2 và khi vật qua vị trí cân bằng có tốc độ là 3 m/s. Tính: a) tần số dao động của vật. ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... b) biên độ dao động của vật. ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... IV. CÁC DAO ĐỘNG CÓ PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC BIỆT 1) Dao động có phương trình x = xo + Acos(ωt + φ) với xo = const. Ta có x = x0 + Acos(ωt + φ)  X xx 0−↔ = Acos(ωt + ϕ) ⇔ X = Acos(ωt + ϕ) Đặc điểm: * Vị trí cân bằng: x = xo * Biên độ dao động: A. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 11 -
  • 12.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Các vị trí biên là X = ± A ⇔ x = x0 ± A. Tần số góc dao động là ω. Biểu thức vận tốc và gia tốc tương ứng: v ωA sin ωt φ a x a ω2 A cos ωt φ 2) Dao động có phương trình x A cos2 ωt φ Sử dụng công thức hạ bậc lượng giác ta có x A cos2 Đặc điểm: Vị trí cân bằng: x = A/2 Biên độ dao động: A/2. Tần số góc dao động là 2ω. Biểu thức vận tốc và gia tốc tương ứng: AtAa tAxv 22 )sin( )sin(' ωϕωω ϕωω −=+−= +−== 3) Dao động có phương trình x = Asin2 (ωt + φ) Sử dụng công thức hạ bậc lượng giác ta có x = Acos2 (ωt+ϕ) = A. 2 )22cos(1 ϕω ++ t = + cos(2ωt + 2ϕ) Đặc điểm: +Vị trí cân bằng: x = A/2 + Biên độ dao động: A/2. +Tần số góc dao động là 2ω. Biểu thức vận tốc và gia tốc tương ứng: )cos(2 )sin(' 2 ϕωω ϕωω += +== tAa tAxv Ví dụ 1: Một vật dao động với phương trình x = 2cos2 (2πt + π/6) cm. Lấy π2 = 10 a) Xác định biên độ, chu kỳ, tần số dao động của vật. b) Tính li độ, vận tốc, gia tốc của vật ở thời điểm t = 0,25 (s). Hướng dẫn giải: a) Ta có x = 2cos2 (2πt + ) = 1 + cos(4πt + ) cm * Biên độ dao động của vật là A = 1 cm. * Tần số góc là ω 4π (rad/s)     = = Hzf sT 2 5,0 b) Biểu thức vận tốc, gia tốc của vật tương ứng là ) 3 4cos(160) 3 4cos(16 ) 3 4sin(4' 2 π π π ππ π ππ +−=+−= +−== tta txv Thay t = 0,25 (s) vào các biểu thức của x, v, a ta được          =+−= −=+−== −=++= 2 /80) 3 cos(160 /32) 3 sin(4' 1) 3 cos(41 scma scmxv cmx π π π π ππ π π Ví dụ 2: Xác định biên độ, chu kỳ, tần số, li độ, vận tốc, gia tốc của vật ở t = 0,5 (s). a) x = 4cos(2πt + π/2) + 3 cm. ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 12 -
  • 13.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng b) x = 2cos2 (2πt + ) cm ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... c) x = 5sin2 (πt + ) cm ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... V. CÁCH LẬP PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA Giả sử cần lập phương trình dao động điều hòa có dạng x = Acos(ωt + φ). Để viết phương trình dao động chúng ta cần tìm ba đại lượng A, ω, φ. Xác định A Xác định ω Xác định φ * A = 2 ___ daoquydaichieu * A = 2 2 2 ω v x + * A = ω maxv * f T π π ω 2 2 == * 22 xA v − =ω *       = = max max max v a A v ω ω Tại t = 0:    −= = ϕω ϕ sin cos 0 0 Av Ax Giải hệ phương trình trên ta thu được giá trị của góc ϕ Chú ý: * Với thể loại bài toán lập phương trình thì chúng ta cần xác định gốc thời gian (t = 0), nếu đề bài không yêu cầu thì để cho đơn giản hóa bài toán chúng ta chọn gốc thời gian lúc vật qua vị trí cân bằng theo chiều dương. * Khi thả nhẹ để vật dao động điều hòa thì ta hiểu là vận tốc ban đầu vo = 0, còn nếu cho vận tốc ban đầu vo 0 thì chúng ta áp dụng hệ thức liên hệ để tìm các thông số khác. Ví dụ 1: Một vật dao động điều hòa với chu kỳ T = 2 (s) và biên độ dao động là 2 (cm). Viết phương trình dao động trong các trường hợp sau? a) Khi t = 0 thì vật qua vị trí cân bằng theo chiều dương. b) Khi t = 0 thì vật qua vị trí có li độ x = –1 cm theo chiều âm. Hướng dẫn giải: Gọi phương trình dao động điều hòa của vật là x = Acos(ωt + φ) cm. Tần số góc dao động ω = 2π/T = π (rad/s). a) Khi t = 0:    > = 0 0 0 0 v x ⇔    >−= == 0sin 0cos 0 0 ϕω ϕ Av Ax  ϕ = - rad  x = 2cos(πt - ) b) Khi t = 0:    < −= 0 1 0 0 v x ⇔    <−= −== 0sin 1cos 0 0 ϕω ϕ Av Ax ⇔     > −= 0sin 2 1 cos ϕ ϕ  ϕ = rad  x = 2cos(πt + ) Ví dụ 2: Một vật dao động điều hòa với chu kỳ T và biên độ dao động A. Biết rằng trong 2 phút vật thực hiện được 40 dao động toàn phần và chiều dài quỹ đạo chuyển động của vật là 10 cm. Viết phương trình dao động trong các trường hợp sau? a) Gốc thời gian khi vật qua li độ 2,5 cm theo chiều âm. b) Gốc thời gian khi vật qua li độ x = - cm theo chiều dương của trục tọa độ. Hướng dẫn giải: Gọi phương trình dao động điều hòa của vật là x = Acos(ωt + φ) cm. Trong hai phút vật thực hiện được 40 dao động nên T = = = 3 s  ω = = rad/s Chiều dài quỹ đạo là 10 (cm) nên biên độ dao động là A = 5 (cm). Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 13 -
  • 14.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng a) Khi t = 0:    < = 0 5,2 0 0 v x ⇔    <−= == 0sin 5,2cos 0 0 ϕω ϕ Av Ax      > = 0sin 2 1 cos ϕ ϕ  ϕ = rad  x = 5cos(t + ) cm b) Khi t = 0 ta có:      > −= 0 2 35 0 0 v x ⇔      >−= −== 0sin 2 35 cos 0 0 ϕω ϕ Av Ax       < −= 0sin 2 3 cos ϕ ϕ ϕ = - rad  x = 5cos(t- ) cm Ví dụ 3: Lập phương trình dao động của một vật điều hòa trong các trường hợp sau: a) Vật có biên độ 4 cm, chu kỳ dao động là 2 (s) và thời điểm ban đầu vật qua vị trí cân bằng theo chiều âm. ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... b) Vật có biên độ A = 5 cm, tần số dao động là 10 Hz, gốc thời gian được chọn là lúc vật qua li độ x = - 2,5 cm theo chiều âm. ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... c) Vật thực hiện 60 dao động trong 2 phút. Khi vật qua li độ x = 2 cm thì vật có tốc độ 3π cm/s. Chọn gốc thời gian là lúc vật có li độ cực đại. ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... d) Thời điểm ban đầu vật có li độ x0 = - cm, vận tốc v0 = -π cm/s và gia tốc a = π2 cm/s2 ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... e) Chu kỳ dao động T = 1 (s). Thời điểm ban đầu vật có li độ x0 = -5 cm, vận tốc v0 = -10π cm/s . ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... Ví dụ 4: Một vật dao động điều hòa với biên độ A = 3 cm, chu kỳ dao động T = 0,5 (s). Tại thời điểm t = 0, vật đi qua vị trí cân bằng theo chiều âm. a) Viết phương trình dao động của vật. ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... b) Vật có li độ x = 1,5 cm và x = 3 cm vào những thời điểm nào? ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... Ví dụ 5: Một vật nhỏ dao động điều hoà dọc theo trục Ox, khi vật có li độ x1 = 1 cm thì có vận tốc v1 = 4 cm/s, khi vật có li độ x2 = 2 cm/s thì vật có vận tốc v2 = –1 cm/s. a) Tìm tần số góc ω và biên độ dao động A của vật. ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... b) Viết phương trình dao động của vật, biết rằng tại thời điểm ban đầu vật có v0 = 3,24 cm/s và x0 > 0. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 14 -
  • 15.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... Ví dụ 6: Một chất điểm dao động điều hoà dọc theo trục Ox và có vị trí cân bằng O. Tần số góc của dao động là 3 rad/s. Lúc đầu chất điểm có toạ độ x0 = 4 cm và vận tốc v0 = 12 cm/s . Hãy viết phương trình dao động của chất điểm và tính tốc độ của chất điểm khi nó qua vị trí cân bằng. ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................... TRẮC NGHIỆM ĐẠI CƯƠNG VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA - PHẦN 2 Câu 1: Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của vận tốc theo li độ trong dao động điều hoà có dạng A. đường parabol. B. đường thẳng. C. đường elip. D. đường hyperbol. Câu 2: Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của gia tốc theo vận tốc trong dao động điều hoà có dạng A. đường parabol. B. đường thẳng. C. đường elip. D. đường hyperbol. Câu 3: Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của gia tốc theo li độ trong dao động điều hoà có dạng A. đường thẳng. B. đoạn thẳng. C. đường hình sin. D. đường elip. Câu 4: Chọn hệ thức đúng liên hệ giữa x, A, v, ω trong dao động điều hòa A. v2 = ω2 (x2 – A2 ) B. v2 = ω2 (A2 – x2 ) C. x2 = A2 + v2 /ω2 D. x2 = v2 + x2 /ω2 Câu 5: Chọn hệ thức đúng về mối liên hệ giữa x, A, v, ω trong dao động điều hòa A. v2 = ω2 (x2 – A2 ) B. v2 = ω2 (A2 + x2 ) C. x2 = A2 – v2 /ω2 D. x2 = v2 + A2 /ω2 Câu 6: Chọn hệ thức sai về mối liên hệ giữa x, A, v, ω trong dao động điều hòa: A. A2 = x2 + v2 /ω2 B. v2 = ω2 (A2 – x2 ) C. x2 = A2 – v2 /ω2 D. v2 = x2 (A2 – ω2 ) Câu 7: Một vật dao động điều hòa với biên độ A, vận tốc góc ω. Ở li độ x, vật có vận tốc v. Hệ thức nào dưới đây viết sai? A. 22 xAv −±= ω B. 2 2 22 ω v xA += C. 2 2 2 ω v Ax −±= D. 22 xAv −=ω Câu 8: Một chất điểm dao động điều hoà với biên độ A, tốc độ của vật khi qua vị trí cân bằng là vmax. Khi vật có li độ x = A/2 thì tốc độ của nó tính theo vmax là (lấy gần đúng) A. 1,73vmax B. 0,87vmax C. 0,71vmax D. 0,58vmax Câu 9: Một chất điểm dao động điều hoà với chu kỳ T = 3,14 (s) và biên độ A = 1 m. Khi chất điểm đi qua vị trí cân bằng thì vận tốc của nó bằng A. v = 0,5 m/s. B. v = 2 m/s. C. v = 3 m/s. D. v = 1 m/s. Câu 10: Một vật dao động điều hòa với chu kỳ T = 0,5 (s), biên độ A = 4 cm. Tại thời điểm t vật có li độ x = 2 cm thì độ lớn vận tốc của vật là lấy gần đúng là A. 37,6 cm/s. B. 43,5 cm/s. C. 40,4 cm/s. D. 46,5 cm/s. Câu 11: Một vật dao động điều hoà trên một đoạn thẳng dài 4 cm. Khi ở cách vị trí cân bằng 1cm,vật có tốc độ 31,4 cm/s. Chu kỳ dao động của vật là A. T = 1,25 (s). B. T = 0,77 (s). C. T = 0,63 (s). D. T = 0,35 (s). Câu 12: Một vật dao động điều hòa với biên độ 4 cm. Khi nó có li độ là 2 cm thì vận tốc là 1 m/s. Tần số dao động là: A. f = 1 Hz B. f = 1,2 Hz C. f = 3 Hz D. f = 4,6 Hz Câu 13: Một vật dao động điều hòa với chu kỳ T = 2 (s), biên độ A = 4 cm. Tại thời điểm t vật có li độ tốc độ v = 2π cm/s thì vật cách VTCB một khoảng là A. 3,24 cm/s. B. 3,64 cm/s. C. 2,00 cm/s. D. 3,46 cm/s. Câu 14: Một vật dao động điều hòa với chu kỳ tần số f = 2 Hz. Tại thời điểm t vật có li độ x = 4 cm và tốc độ v = 8π cm/s thì quỹ đạo chuyển động của vật có độ dài là (lấy gần đúng) A. 4,94 cm/s. B. 4,47 cm/s. C. 7,68 cm/s. D. 8,94 cm/s. Câu 15: Một vật dao động điều hoà có vận tốc cực đại là vmax = 16π cm/s và gia tốc cực đại amax = 8π2 cm/s2 thì chu kỳ dao động của vật là Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 15 -
  • 16.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng A. T = 2 (s). B. T = 4 (s). C. T = 0,5 (s). D. T = 8 (s). Câu 16: Một vật dao động điều hòa với chu kỳ T = π/5 (s), khi vật có ly độ x = 2 cm thì vận tốc tương ứng là 20 cm/s, biên độ dao động của vật có trị số A. A = 5 cm. B. A = 4 cm. C. A = 2 cm. D. A = 4 cm. Câu 17: Một vật dao động điều hòa với chu kì T = 3,14 (s). Xác định pha dao động của vật khi nó qua vị trí x = 2 cm với vận tốc v = 0,04 m/s? A. 0 rad. B. π/4 rad. C. π/6 rad. D. π/3 rad. Câu 18: Một vật dao động điều hoà khi qua VTCB có tốc độ 8π cm/s. Khi vật qua vị trí biên có độ lớn gia tốc là 8π2 cm/s2 . Độ dài quỹ đạo chuyển động của vật là A. 16 cm B. 4 cm C. 8 cm D. 32 cm Câu 19: Trong dao động điều hoà, độ lớn gia tốc của vật A. tăng khi độ lớn vận tốc tăng. B. không thay đổi. C. giảm khi độ lớn vận tốc tăng. D. bằng 0 khi vận tốc bằng 0. Câu 20: Cho một vật dao động điều hòa, biết rằng trong 8 s vật thực hiện được 5 dao động và tốc độ của vật khi đi qua VTCB là 4 cm. Gia tốc của vật khi vật qua vị trí biên có độ lớn là A. 50 cm/s2 B. 5π cm/s2 C. 8 cm/s2 D. 8π cm/s2 Câu 21: Một chất điểm dao động điều hoà với gia tốc cực đại là amax = 0,2π2 m/s2 và vận tốc cực đại là vmax = 10π cm/s. Biên độ và chu kỳ của dao động của chất điểm lần lượt là A. A = 5 cm và T = 1 (s). B. A = 500 cm và T = 2π (s). C. A = 0,05 m và T = 0,2π (s). D. A = 500 cm và T = 2 (s). Câu 22: Phát biểu nào sau đây là sai về vật dao động điều hoà? A. Tại biên thì vật đổi chiều chuyển động. B. Khi qua vị trí cân bằng thì véc tơ gia tốc đổi chiều. C. Véctơ gia tốc bao giờ cũng cùng hướng chuyển động của vật. D. Lực hồi phục tác dụng lên vật đổi dấu khi vật qua vị trí cân bằng. Câu 23: Phát biểu nào sau đây là sai về dao động điều hoà của một vật? A. Tốc độ đạt giá trị cực đại khi vật qua vị trí cân bằng. B. Chuyển động của vật đi từ vị trí cân bằng ra biên là chuyển động chậm dần đều. C. Thế năng dao động điều hoà cực đại khi vật ở biên. D. Gia tốc và li độ luôn ngược pha nhau. Câu 24: Tìm phát biểu sai khi nói về dao động điều hòa? A. Lực gây dao động điều hòa luôn luôn hướng về vị trí cân bằng và tỉ lệ với li độ. B. Khi qua vị trí cân bằng, tốc độ có giá trị lớn nhất nên lực gây dao động điều hòa là lớn nhất. C. Thế năng của vật dao động điều hòa là lớn nhất khi vật ở vị trí biên. D. Khi qua vị trí cân bằng, cơ năng bằng động năng. Câu 25: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về dao động điều hoà của một vật? A. Gia tốc có giá trị cực đại khi vật ở biên. B. Khi vật đi từ vị trí cân bằng ra biên thì vận tốc và gia tốc trái dấu. C. Động năng dao động điều hoà cực đại khi vật qua vị trị cân bằng. D. Vận tốc chậm pha hơn li độ góc π/2. Câu 26: Dao động điều hoà của một vật có A. gia tốc cực đại khi vật qua vị trí cân bằng. B. vận tốc và gia tốc cùng dấu khi vật đi từ vị trí cân bằng ra biên. C. động năng cực đại khi vật ở biên. D. gia tốc và li độ luôn trái dấu. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 16 -
  • 17.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Câu 27: Nhận xét nào dưới đây về các đặc tính của dao động cơ điều hòa là sai? A. Phương trình dao động có dạng cosin (hoặc sin) của thời gian. B. Có sự biến đổi qua lại giữa động năng và thế năng C. Cơ năng không đổi D. Vật chuyển động chậm nhất lúc đi qua vị trí cân bằng Câu 28: Nhận xét nào dưới đây về dao động cơ điều hòa là sai? Dao động cơ điều hòa A. là một loại dao động cơ học. B. là một loại dao động tuần hoàn. C. có quĩ đạo chuyển động là một đoạn thẳng. D. có động năng cũng dao động điều hòa. Câu 29: Một vật dao động mà phương trình được mô tả bằng biểu thức x = 5 + 3sin(5πt) cm là dao động điều hoà quanh A. gốc toạ độ. B. vị trí x = 8 cm. C. vị trí x = 6,5 cm. D. vị trí x = 5 cm. Câu 30: Trong các phương trình sau, phương trình nào không biểu diến một dao động điều hòa? A. x = 5cos(πt) + 1 cm. B. x = 2tan(0,5πt) cm. C. x = 2cos(2πt + π/6) cm. D. x = 3sin(5πt) cm. Câu 31: Trong các phương trình sau, phương trình nào biểu diễn một dao động điều hòa? A. x = 5tan(2πt) cm. B. x = 3cot(100πt) cm. C. x = 2sin2 (2πt) cm. D. x = (3t)cos(5πt) cm. Câu 32: Trong các phương trình sau, phương trình nào biểu diễn một dao động điều hòa? A. x = cos(0,5πt) + 2 cm. B. x = 3cos(100πt2 ) cm. C. x = 2cot(2πt) cm. D. x = (3t)cos(5πt) cm. Câu 33: Trong các phương trình sau, phương trình nào biểu diễn một dao động điều hòa? A. x = cos(0,5πt3 ) cm. B. x = 3cos2 (100πt) cm. C. x = 2cot(2πt) cm. D. x = (3t)cos(5πt) cm. Câu 34: Phương trình dao động của vật có dạng x = Asin2 (ωt + π/4)cm. Chọn kết luận đúng? A. Vật dao động với biên độ A/2. B. Vật dao động với biên độ A. C. Vật dao động với biên độ 2A. D. Vật dao động với pha ban đầu π/4. Câu 35: Một vật dao động điều hòa với biên độ A = 8 cm, tần số dao động f = 4 Hz. Tại thời điểm ban đầu vật qua vị trí x = 4 cm theo chiều âm. Phương trình dao động của vật là A. x = 8sin(8πt + π/6) cm. B. x = 8sin(8πt + 5π/6) cm. C. x = 8cos(8πt + π/6) cm. D. x = 8cos(8πt + 5π/6) cm. Câu 36: Một vật dao động điều hòa với biên độ A = 8 cm, tần số dao động f = 2 Hz. Tại thời điểm ban đầu vật qua vị trí cân bằng theo chiều âm. Phương trình dao động của vật là A. x = 8sin(4πt) cm. B. x = 8sin(4πt + π/2) cm. C. x = 8cos(2πt) cm. D. x = 8cos(4πt + π/2) cm. Câu 37: Một vật dao động điều hòa với biên độ A = 8 cm, tần số dao động f = 4 Hz. Tại thời điểm ban đầu vật qua vị trí x = 4 cm theo chiều dương. Phương trình vận tốc của vật là A. v = 64πsin(8πt + π/6) cm. B. v = 8πsin(8πt + π/6) cm. C. v = 64πcos(8πt + π/6) cm. D. v = 8πcos(8πt + 5π/6) cm. Câu 38: Một vật dao động điều hoà với chu kỳ T = π (s) và biên độ là 3 cm. Li độ dao động là hàm sin, gốc thời gian chọn khi vật qua vị trí cân bằng theo chiều dương. Phương trình vận tốc của vật theo thời gian có dạng A. v = 6πcos(2πt) cm/s. B. v = 6πcos(2πt + π/2) cm/s. C. v = 6cos(2t) cm/s. D. v = 6sin(2t – π/2) cm/s. Câu 39: Một vật dao động điều hoà với chu kỳ T = π (s) và biên độ là 3 cm. Li độ dao động là hàm sin, gốc thời gian chọn vào lúc li độ cực đại. Phương trình vận tốc của vật theo thời gian có dạng A. v = 6cos(2t + π/2) cm/s. B. v = 6cos(πt) cm/s. C. v = 6πcos(2t + π/2) cm/s. D. v = 6πsin(2πt) cm/s. Câu 40: Một chất điểm có khối lượng m dao động điều hoà xung quanh vị cân bằng với biên độ A. Gọi vmax, amax, Wđmax lần lượt là độ lớn vận tốc cực đại, gia tốc cực đại và động năng cực đại của chất điểm. Tại thời điểm t chất điểm có li độ x và vận tốc là v. Công thức nào sau đây là không dùng để tính chu kỳ dao động điều hoà của chất điểm? Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 17 -
  • 18.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng A. max 2 v A T π = B. max 2 v A T π= C. max 2 2 đW m AT π= D. 222 xA v T −= π Trả lời các câu hỏi 41, 42, 43 với cùng dữ kiện sau: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 5cos(4πt + π/3) cm. Câu 41: Vận tốc của vật tại thời điểm t = 0,125 (s) là A. 10π (cm/s). B. –10π (cm/s). C. 10π (cm/s). D. - 10π (cm/s). Câu 42: Khi vật cách vị trí cân bằng 3 cm thì vật có tốc độ là A. 8π (cm/s). B. 12π (cm/s). C. 16π (cm/s). D. 15π (cm/s). Câu 43: Kể từ khi vật bắt đầu dao động (tính từ t = 0), thời điểm đầu tiên vật qua li độ x = 5 cm theo chiều âm là A. t = (s). B. t = (s). C. t = (s). D. t = (s). Câu 44: Vật dao động điều hoà khi đi từ vị trí biên độ dương về vị trí cân bằng thì A. li độ của vật giảm dần nên gia tốc của vật có giá trị dương. B. li độ của vật có giá trị dương nên vật chuyển động nhanh dần. C. vật đang chuyển động nhanh dần vì vận tốc của vật có giá trị dương. D. vật đang chuyển động theo chiều âm và vận tốc của vật có giá trị âm. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 18 -
  • 19.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng CÁC DẠNG TOÁN CƠ BẢN VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA DẠNG 1: BÀI TOÁN TÌM THỜI GIAN CHẤT ĐIỂM CHUYỂN ĐỘNG (Trục tổng hợp thời gian) Ví dụ 1. Một vật dao động điều hòa với biên độ A và chu kỳ T. Khoảng thời gian ngắn nhất khi vật a) đi từ VTCB đến li độ x = - A/2 là…………… b) đi từ VTCB đến li độ x = 2 3A là……… c) đi từ li độ x = 2 3A đến li độ x = - là…………. d) đi từ li độ x = - đến li độ x = 2 2A là…… e) đi từ VTCB đến li độ x = 2 2A lần thứ hai là ………… f) đi từ li độ x = - 2 2A đến li độ x = A là …….. Ví dụ 2. Một vật dao động điều hòa với phương trình x = Acos( t + ). Kể từ khi vật bắt đầu dao động, tìm khoảng thời gian nhỏ nhất cho đến khi vật qua li độ a) x = 2 3A lần thứ hai. …………………………………………………………………………………………………………… b) x = - 2 2A lần thứ ba. …………………………………………………………………………………………………………… c) x = - lần thứ tư. …………………………………………………………………………………………………………… Ví dụ 3. Một vật dao động điều hòa với biên độ A = 10 cm. Tính chu kỳ và tần số dao động của vật biết rằng a) khi vật đi từ VTCB đến li độ x = 2 3A hết thời gian ngắn nhất là 2 (s). …………………………………………………………………………………………………………… b) đi từ VTCB đến li độ x = A hết thời thời gian ngắn nhất là 0,5 (s). …………………………………………………………………………………………………………… c) khoảng thời gian ngắn nhất khi vật đi từ li độ x = 2 3A đến li độ x = A là 4 (s). …………………………………………………………………………………………………………… d) khi vật đi từ li độ x = - đến li độ x = 2 3A lần thứ 3 hết thời gian ngắn nhất là 15 (s). Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 19 -
  • 20.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng …………………………………………………………………………………………………………… e) ban đầu vật ở li độ x = A/2, khoảng thời gian ngắn nhất mà vật đi đến li độ x = A lần thứ hai là 4 (s). …………………………………………………………………………………………………………… Ví dụ 4. Một vật dao động điều hoà theo phương trình x = Asin(ωt + φ) cm. Xác định tần số góc ω, biên độ A của dao động biết rằng, trong khoảng thời gian 1 (s) đầu tiên, vật đi từ li độ x0 =0 đến li độ x = 2 3A theo chiều dương và tại điểm cách VTCB một khoảng 2 cm vật có vận tốc v = 40π cm/s. …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Đáp số: ω = 20π rad/s và A = 4 cm. DẠNG 2: BÀI TOÁN TÌM QUÃNG ĐƯỜNG, TỐC ĐỘ TRUNG BÌNH TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA 1) Lý thuyết cơ bản: * Quãng đường vật đi được trong 1T là S = 4A quãng đường vật đi được trong nT là S = n.4A * Quãng đường vật đi được trong T/2 là S = 2A quãng đường vật đi được trong nT/2 là S = n.2A * Quãng đường vật đi được trong T/4 là S = A nếu vật bắt đầu đi từ {x = 0; x = ± A} và S ≠ A khi vật bắt đầu từ các vị trí {x ≠ 0; x ≠ A} 2) Phương pháp giải: Giả sử một vật dao động điều hòa với phương trình x = Acos(ωt + φ) cm. Tính quãng đường vật đi được từ thời điểm t1 đến thời điểm t2 *Tìm chu kỳ dao động: T = * Phân tích: ∆t = t2 - t1  = n + k; (0 < k <1) ⇔ ∆t = nT + kT = nT + ∆t’ Khi đó quãng đường vật đi được là S = n.4A + S’ * Nếu quá trình phân tích ∆t chẵn, cho ta các kết quả là nT; nT/2 hay nT/4 thì ta có thể dùng các kết quả ở trên để tính nhanh. Trong trường hợp t không được chẵn, ta thực hiện tiếp bước sau + Tính li độ và vận tốc tại các thời điểm t1; t2:    +−= +=    +−= += )sin( )cos( ; )sin( )cos( 22 22 11 11 ϕωω ϕω ϕωω ϕω tAv tAx tAv tAx + Việc tính S’ chúng ta sử dụng hình vẽ sẽ cho kết quả nhanh gọn nhất. Ví dụ 1. Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 5sin(2πt) cm. Tính quãng đường vật đi được từ lúc bắt đầu dao động (t = 0) đến thời điểm a) t = 5 (s). …………………………………………………………………………………………………………… b) t = 7,5 (s). …………………………………………………………………………………………………………… c) t = 11,25 (s). …………………………………………………………………………………………………………… Đáp số: a) S = 100 cm. b) S = 150 cm. c) S = 225 cm. Ví dụ 2. Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 10cos(5πt) cm. Tính quãng đường vật đi được từ lúc bắt đầu dao động (t = 0) đến thời điểm a) t = 1 (s). …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… b) t = 2 (s). …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… c) t = 2,5 (s). Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 20 -
  • 21.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Đáp số: a) S = 100 cm b) S = 200 cm c) S = 250 cm Ví dụ 3. Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 10sin(5πt + π/6) cm. Tính quãng đường vật đi được từ lúc bắt đầu dao động (t = 0) đến thời điểm a) t = 2 (s). …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… b) t = 2,2 (s). …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… c) t = 2,5 (s). …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Đáp số: a) S = 200 cm b) S = 220 cm c) S = 246,34 cm Ví dụ 4. Một vật dao động điều hoà theo phương trình x = 12cos(50t – π/2) cm. Tính quãng đường mà vật đi được trong thời gian t = (s) , kể từ lúc bắt đầu dao động (t = 0). …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Đáp số: S = 102 cm. Ví dụ 5. Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 6cos(4πt – π/3) cm. Quãng đường vật đi được từ thời điểm t1 = (s) đến thời điểm t1 = (s) là bao nhiêu? …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Đáp số: S = 117 cm. Ví dụ 6. Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 2cos(2πt – π/12) cm. Quãng đường vật đi được từ thời điểm t1 = (s) đến thời điểm t2 = (s) là bao nhiêu? …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Đáp số: S = 21 - cm Ví dụ 7. Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 8cos(4πt +π/6) cm. Tính quãng đường vật đi được từ thời điểm t1 = 2,375 (s) đến thời điểm t2 = 4,75 (s). …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Đáp số: S ≈ 149 cm. Ví dụ 8. Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 4cos(πt – π/2) cm. Tính quãng đường vật đi được trong 2,25 (s) đầu tiên kể từ khi bắt đầu dao động (t = 0). ……………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Đáp số: S = 16 + 2 cm Ví dụ 9. Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 5cos(πt + 2π/3) cm. Quãng đường vật đi được từ thời điểm t1 = 2 (s) đến thời điểm t2 = (s) là bao nhiêu? …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Đáp số: S = 42,5 cm. Ví dụ 10. Một vật dao động điều hoà với phương trình x = 2cos(2πt – π/2) cm. Tính quãng đường vật đi Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 21 -
  • 22.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng được từ thời điểm t1 = ( s) đến t2 = (s) . …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Đáp số: S = 21 cm. Ví dụ 11. Một vật dao động điều hòa với biên độ A và chu kỳ dao động là T. Tìm các biểu thức về tốc độ trung bình của vật trong khoảng thời gian ngắn nhất mà a) vật đi từ VTCB đến li độ x = - A lần thứ hai. …………………………………………………………………………………………………………… b) vật đi từ li độ x = A/2 đến li độ x = A lần thứ ba. …………………………………………………………………………………………………………… c) vật đi từ VTCB đến li độ x = A/2 lần thứ ba. …………………………………………………………………………………………………………… DẠNG 3: BÀI TOÁN TÌM QUÃNG ĐƯỜNG LỚN NHẤT, NHỎ NHẤT * TH1: ∆t < T/2 + Quãng đường lớn nhất: Smax = 2Asin, (∆ϕ = ω.∆t = .∆t) + Quãng đường nhỏ nhất: Smin = 2A(1 - cos), (∆ϕ = ω.∆t = .∆t) * TH2: ∆t > T/2 Ta phân tích ∆t = n. +∆t’ (∆t’ < ). Khi đó S = n.2A + S’max + Quãng đường lớn nhất: Smax = n.2A + 2Asin, (∆ϕ’ = ω.∆t’ = .∆t’) + Quãng đường nhỏ nhất: Smin = n.2A + 2A(1 - cos), (∆ϕ’ = ω.∆t’ = .∆t’) Ví dụ 1. Một vật dao động điều hòa với biên độ A và chu kỳ dao động T. Tính quãng đường lớn nhất và nhỏ nhất mà vật đi được a) trong khoảng thời gian ∆t = T/6. …………………………………………………………………………………………………………… b) trong khoảng thời gian ∆t = T/4. …………………………………………………………………………………………………………… c) trong khoảng thời gian ∆t = 2T/3. …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… d) trong khoảng thời gian ∆t = 3T/4. …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Ví dụ 2. Một vật dao động điều hòa với biên độ 6 cm. Quãng đường nhỏ nhất mà vật đi được trong một giây là 18 cm. Hỏi ở thời điểm kết thúc quãng đường đó thì tốc độ của vật là bao nhiêu? …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Đáp số: v = 5π cm/s. DẠNG 4: XÁC ĐỊNH SỐ LẦN VẬT QUA MỘT LI ĐỘ CHO TRƯỚC Ví dụ 1. Một vật dao động điều hòa với phương trình dao động là x = 4cos(πt + π/3) cm. a) Trong khoảng thời gian 4 (s) kể từ khi bắt đầu dao động (t = 0), vật qua li độ x = 2 cm bao nhiêu lần? …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… b) Trong khoảng thời gian 5,5 (s) kể từ khi bắt đầu dao động (t = 0), vật qua li độ x = 2 cm bao nhiêu lần? …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… c) Trong khoảng thời gian 7,2 (s) kể từ khi bắt đầu dao động (t = 0), vật qua li độ x =- 2 cm bao nhiêu lần? …………………………………………………………………………………………………………… Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 22 -
  • 23.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng …………………………………………………………………………………………………………… Ví dụ 2. Một vật dao động điều hòa với phương trình dao động là x = 10cos(4πt + π/6) cm. Trong khoảng thời gian 2 (s) kể từ khi bắt đầu dao động (t = 0), vật qua li độ x = x0 bao nhiêu lần biết a) x0 = 5 cm. b) x0 = 7 cm c) x0 = 3,2 cm. d) x0 = 10 cm. …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Ví dụ 3. Một vật dao động điều hoà dọc theo trục Ox (O là vị trí cân bằng) có phương trình x = 5sin(2πt + π/6) cm. Trong khoảng thời gian từ thời điểm t = 1 (s) đến thời điểm t = 13/6 (s) thì a) vật đi được quãng đường có độ dài bằng bao nhiêu? b) vật qua li độ x = 2 cm bao nhiêu lần? c) vật qua li độ x = -4 cm bao nhiêu lần? …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Ví dụ 4. Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 10cos(4πt + π/8) cm. a) Biết li độ của vật tại thời điểm t là 4 cm. Xác định li độ của vật sau đó 0,25 (s). …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… b) Biết li độ của vật tại thời điểm t là –6 cm. Xác định li độ của vật sau đó 0,125 (s). …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… c) Biết li độ của vật tại thời điểm t là 5 cm. Xác định li độ của vật sau đó 0,3125 (s). …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Ví dụ 5 (Tổng hợp). Một vật dao động điều hòa trên quỹ đạo dài 10 cm theo phương trình x = Asin(ωt + φ). Biết trong thời gian 1 phút vật thực hiện được 30 dao động và tại thời điểm ban đầu (t = 0) vật ở li độ x = 2,5 cm và đang chuyển động về phía vị trí cân bằng. a) Tính chu kỳ và biên độ dao động. …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… b) Tìm toạ độ, vận tốc và gia tốc của vật vào thời điểm t = 1,5 (s). …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… c) Tính vận tốc và gia tốc của vật tại vị trí vật có li độ x = 4 cm. …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… d) Vật qua li độ x = 2,5 cm theo chiều dương vào những thời điểm nào? Xác định thời điểm vật qua li độ trên theo chiều âm lần thứ hai tính từ lúc vật bắt đầu dao động. …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… e) Tìm thời gian ngắn nhất để vật có vận tốc v = vmax …………………………………………………………………………………………………………… Ví dụ 6 (Tổng hợp). Một vật dao động điều hòa, có phương trình là x = 5cos(2πt + π/6) cm. a) Hỏi vào thời điểm nào thì vật qua li độ x = 2,5 cm lần thứ 2 kể từ lúc t = 0? b) Lần thứ 2011 vật qua vị trí có li độ x = -2,5 cm là vào thời điểm nào? c) Định thời điểm vật qua vị trí x = 2,5 cm theo chiều âm lần đầu tiên kể từ t = 0? d) Tính tốc độ trung bình của vật đi được từ thời điểm t1 = 1 (s) đến thời điểm t2 = 3,5 (s) ? e) Quãng đường lớn nhất mà vật có thể đi được trong khoảng thời gian 1/3 (s) ? …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 23 -
  • 24.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 24 -
  • 25.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng BÀI TOÁN VỀ THỜI GIAN, QUÃNG ĐƯỜNG Bài toán về thời gian: Câu 1: Vật dao động điều hòa, gọi t1 là thời gian ngắn nhất vật đi từ VTCB đến li độ x = A/2 và t2 là thời gian vật đi từ li độ x = A/2 đến biên dương (x = A). Ta có A. t1 = 0,5t2 B. t1 = t2 C. t1 = 2t2 D. t1 = 4t2 Câu 2: Vật dao động điều hòa, gọi t1 là thời gian ngắn nhất vật đi từ VTCB đến li độ x = A và t2 là thời gian vật đi từ li độ x = –A/2 đến biên dương (x = A). Ta có A. t1 = (3/4)t2 B. t1 = (1/4)t2 C. t2 = (3/4)t1. D. t2 = (1/4)t2 Câu 3: Vật dao động điều hòa với biên độ A và chu kỳ T. Khoảng thời gian ngắn nhất vật đi từ VTCB đến li độ x = –A lần thứ hai là A. ∆t = 5T/4. B. ∆t = T/4. C. ∆t = 2T/3. D. ∆t = 3T/4. Câu 4: Vật dao động điều hòa với biên độ A và chu kỳ T. Khoảng thời gian ngắn nhất vật đi từ li độ x = A/2 đến thời điểm vật qua VTCB lần thứ hai là A. ∆t = 5T/12. B. ∆t = 5T/4. C. ∆t = 2T/3. D. ∆t = 7T/12. Câu 5: Vật dao động điều hòa với biên độ A và chu kỳ T. Khoảng thời gian ngắn nhất vật đi từ li độ x = đến li độ x = A là A. ∆t = T/12. B. ∆t = T/4. C. ∆t = T/6. D. ∆t = T/8. Câu 6: Vật dao động điều hòa gọi với biên độ A và chu kỳ T. Khoảng thời gian ngắn nhất vật đi từ li độ 2 3A x −= đến li độ x = A/2 là A. ∆t = 2T/3. B. ∆t = T/4. C. ∆t = T/6. D. ∆t = 5T/12. Câu 7: Vật dao động điều hòa gọi với biên độ A và chu kỳ T. Khoảng thời gian ngắn nhất vật đi từ li độ 2 2A x −= đến li độ 2 3A x = là A. ∆t = 5T/12. B. ∆t = 7T/24. C. ∆t = T/3. D. ∆t = 7T/12. Câu 8: Vật dao động điều hòa gọi t1 là thời gian ngắn nhất vật đi li độ x = A/2 đến li độ 2 3A x = và t2 là thời gian vật đi từ VTCB đến li độ 2 2A x −= . Mối quan hệ giữa t1 và t2 là A. t1 = 0,5t2 B. t2 = 3t1 C. t2 = 2t1 D. 2t2 = 3t1 Câu 9: Một vật dao động điều hòa với biên độ A. Khoảng thời gian ngắn nhất vật đi từ li độ x = A/2 đến li độ x = A là 0,5 (s). Chu kỳ dao động của vật là A. T = 1 (s). B. T = 2 (s). C. T = 1,5 (s). D. T = 3 (s). Câu 10: Một vật dao động điều hòa với biên độ A. Khoảng thời gian ngắn nhất vật đi từ li độ 2 2A x = đến li độ x = A/2 là 0,5 (s). Chu kỳ dao động của vật là A. T = 1 (s). B. T = 12 (s). C. T = 4 (s). D. T = 6 (s). Câu 11: Một vật dao động điều hòa với biên độ A. Khoảng thời gian ngắn nhất vật đi từ li độ 2 2A x −= đến li độ x = là 0,3 (s). Chu kỳ dao động của vật là: A. T = 0,9 (s). B. T = 1,2 (s). C. T = 0,8 (s). D. T = 0,6 (s). Câu 12: Một vật dao động điều hòa với biên độ A. Vật đi từ li độ x = A/2 đến li độ x = –A/2 hết khoảng thời gian ngắn nhất là 0,5 (s). Tính khoảng thời gian ngắn nhất vật đi từ VTCB đến li độ 2 2A x = . A. ∆t = 0,25 (s). B. ∆t = 0,75 (s). C. ∆t = 0,375 (s). D. ∆t = 1 (s). Câu 13: Vật dao động điều hòa gọi với biên độ A và tần số f. Khoảng thời gian ngắn nhất vật đi từ li độ 2 2A x = đến li độ 2 3A x = là Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 25 -
  • 26.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng A. ∆t = B. ∆t = C. ∆t = D. ∆t = Câu 14: Vật dao động điều hòa với biên độ A và tần số 5 Hz. Khoảng thời gian ngắn nhất vật đi từ li độ x = –A đến li độ 2 2A x = A. ∆t = 0,5 (s). B. ∆t = 0,05 (s). C. ∆t = 0,075 (s). D. ∆t = 0,25 (s). Câu 15: Một vật dao động điều hòa với biên độ A, chu kỳ dao động là T. Thời điểm ban đầu vật ở li độ x = A, sau đó 3T/4 thì vật ở li độ A. x = A. B. x = A/2. C. x = 0. D. x = –A. Câu 16: Một vật dao động điều hòa với biên độ A, chu kỳ dao động là T. Thời điểm ban đầu vật ở li độ x = A/2 và đang chuyển động theo chiều dương, sau đó 2T/3 thì vật ở li độ A. x = A. B. x = A/2 C. x = 0 D. x = –A Câu 17: Một vật dao động điều hòa với biên độ A, chu kỳ dao động là T. Thời điểm ban đầu vật ở li độ x = A/2 và đang chuyển động theo chiều âm, sau đó 2T/3 thì vật ở li độ A. x = A. B. x = A/2. C. x = 0. D. x = –A. Câu 18: Một vật dao động điều hòa với biên độ A, chu kỳ dao động là T. Thời điểm ban đầu vật ở li độ x = –A, sau đó 5T/6 thì vật ở li độ A. x = A. B. x = A/2. C. x = –A/2. D. x = –A. Câu 19: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 8cos(2πt – π/3) cm. Tính từ thời điểm ban đầu (t = 0), sau đó 2/3 (s) thì vật ở li độ A. x = 8 cm. B. x = 4 cm. C. x = –4 cm. D. x = –8 cm. Câu 20: Cho một vật dao động điều hòa có phương trình chuyển động x = 10cos(2πt – π/6) cm. Vật đi qua vị trí cân bằng lần đầu tiên vào thời điểm: A. t = 1/3 (s). B. t = 1/6 (s). C. t = 2/3 (s). D. t = 1/12 (s). Câu 21: Một vật dao động điều hòa với biên độ A. Thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí cân bằng đến điểm M có li độ 2 2A x = là 0,25 (s). Chu kỳ dao động của vật là A. T = 1 (s). B. T = 1,5 (s). C. T = 0,5 (s). D. T = 2 (s). Câu 22: Một vật dao động điều hoà có tần số 2 Hz, biên độ 4 cm. Ở một thời điểm nào đó vật chuyển động theo chiều âm qua vị trí có li độ 2 cm thì sau thời điểm đó 1/12 (s) vật chuyển động theo A. chiều âm, qua vị trí cân bằng. B. chiều dương, qua vị trí có li độ x = –2 cm. C. chiều âm, qua vị trí có li độ x = - 2 cm. D. chiều âm, qua vị trí có li độ x = –2 cm. Câu 23: Một vật dao động điều hòa với tần số f = 10 Hz và biên độ là 4 cm. Tại thời điểm ban đầu vật đang ở li độ x = 2 cm và chuyển động theo chiều dương. Sau 0,25 (s) kể từ khi dao động thì vật ở li độ A. x = 2 cm và chuyển động theo chiều dương. B. x = 2 cm và chuyển động theo chiều âm. C. x = –2 cm và chuyển động theo chiều âm. D. x = –2 cm và chuyển động theo chiều dương. Câu 24: Một vật dao động điều hoà với li độ x = 4cos(0,5πt – 5π/6) cm. Vào thời điểm nào sau đây vật đi qua li độ x = 2 cm theo chiều dương của trục toạ độ ? A. t = 1 (s). B. t = 4/3 (s). C. t = 16/3 (s). D. t = 1/3 (s). Câu 25: Một vật dao động điều hòa với biểu thức li độ x = 4cos(0,5πt – π/3) cm. Vào thời điểm nào sau đây vật sẽ đi qua vị trí x = 2 cm theo chiều âm của trục tọa độ A. t = 4/3 (s). B. t = 5 (s). C. t = 2 (s). D. t = 1/3 (s). Câu 26: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = Acos(t + π/2) cm. Thời gian ngắn nhất kể từ lúc bắt đầu dao động (t = 0) đến thời điểm vật có gia tốc bằng một nửa giá trị cực đại là A. ∆t = T/12. B. ∆t = T/6 C. ∆t = T/3. D. ∆t = 5T/12. Câu 27: Một vật dao động điều hòa theo phương ngang từ B đến C với chu kỳ là T, vị trí cân bằng là trung điểm O của BC. Gọi M và N lần lượt là trung điểm của OB và OC, khoảng thời gian ngắn nhất để vật đi từ M đến N là Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 26 -
  • 27.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng A. ∆t = T/4. B. ∆t = T/2. C. ∆t = T/3. D. ∆t = T/6. Câu 28: Một vật dao động điều hòa với tần số f = 10 Hz và biên độ là 4 cm. Tại thời điểm ban đầu vật đang ở li độ x = 2 cm và chuyển động theo chiều âm. Sau 0,25 (s) kể từ khi dao động thì vật ở li độ A. x = 2 cm và chuyển động theo chiều dương. B. x = 2 cm và chuyển động theo chiều âm. C. x = –2 cm và chuyển động theo chiều âm. D. x = –2 cm và chuyển động theo chiều dương. Câu 29: Một vật dao động điều hoà với phương trình x = 4cos(4πt + π/6) cm. Thời điểm thứ 3 vật qua vị trí x = 2 cm theo chiều dương là A. t = 9/8 (s). B. t = 11/8 (s). C. t = 5/8 (s). D. t = 1,5 (s). Câu 30: Vật dao động điều hòa có phương trình x = Acos(2πt/T). Khoảng thời gian ngắn nhất kể từ lúc bắt đầu dao động đến lúc vật có li độ x = A/2 là A. ∆t = T/6. B. ∆t = T/8. C. ∆t = T/3. D. ∆t = T/4. Câu 31: Một vật dao động điều hòa theo phương ngang từ B đến C với chu kỳ là T, vị trí cân bằng là trung điểm O của BC. Gọi M và N lần lượt là trung điểm của OB và OC, khoảng thời gian để vật đi từ M đến qua B rồi đến N (chỉ qua vị trí cân bằng O một lần) là A. ∆t = T/4. B. ∆t = T/2. C. ∆t = T/3. D. ∆t = T/6. Câu 32: Một vật dao động điều hoà theo phương trình x = 10cos(2πt + π/4) cm, thời điểm vật đi qua vị trí cân bằng lần thứ 3 là A. t = 13/8 (s). B. t = 8/9 (s). C. t = 1 (s). D. t = 9/8 (s). Câu 33: Chất điểm dao động điều hòa theo phương thẳng đứng với phương trình x = Acos(ωt – π/2) cm. Khoảng thời gian chất điểm đi từ vị trí thấp nhất đến vị trí cao nhất là 0,5 (s). Sau khoảng thời gian t = 0,75 (s) kể từ lúc bắt đầu dao động (t = 0), chất điểm đang ở vị trí có li độ A. x = 0. B. x = A. C. x = –A. D. x = A/2. Câu 34: Một vật dao động điều hoà theo phương trình x = 4cos(10πt – π/3) cm. Khi vật đi theo chiều âm, vận tốc của vật đạt giá trị 20π (cm/s) ở những thời điểm là A. t = –1/12 + k/5 ; t = 1/20 + k/5. B. t = –1/12 + k/5. C. t = 1/20 + k/5. D. Một giá trị khác. Câu 35: Một vật dao động điều hoà mô tả bởi phương trình x = 6cos(5πt – π/4) cm. Xác định thời điểm lần thứ hai vật có vận tốc v = –15π (cm/s). A. t = 1/60 (s). B. t = 13/60 (s). C. t = 5/12 (s). D. t = 7/12 (s). Câu 36: Một vật dao động điều hòa với chu kì T trên đoạn thẳng PQ. Gọi O, E lần lượt là trung điểm của PQ và OQ. Khoảng thời gian để vật đi từ O đến P rồi đến E là A. ∆t = 5T/6. B. ∆t = 5T/8. C. ∆t = T/12. D. ∆t = 7T/12. Câu 37: Một vật dao động điều hòa có phương trình x = 6cos(πt – π/2) cm. Khoảng thời gian vật đi từ VTCB đến thời điểm vật qua li độ x = 3 cm lần thứ 5 là A. ∆t = 61/6 (s). B. ∆t = 9/5 (s). C. ∆t = 25/6 (s). D. ∆t = 37/6 (s). Câu 38: Vật dao động điều hòa có phương trình x = 4cos(2πt – π) cm. Vật đến điểm biên dương lần thứ 5 vào thời điểm A. t = 4,5 (s). B. t = 2,5 (s). C. t = 2 (s). D. t = 0,5 (s). Câu 39: Một chất điểm dao động điều hòa trên đoạn đường PQ, O là vị trí cân bằng, thời gian vật đi từ P đến Q là 3 (s). Gọi I trung điểm của OQ. Khoảng thời gian ngắn nhất để vật đi từ O đến I là A. ∆tmin = 1 (s). B. ∆tmin = 0,75 (s). C. ∆tmin = 0,5 (s). D. ∆tmin = 1,5 (s). Câu 40:Một chất điểm dao động điều hoà với phương trình x = 4cos(2πt + π/2) cm. Thời gian từ lúc bắt đầu dao động (t = 0) đến khi vật qua li độ x = 2 cm theo chiều dương của trục toạ độ lần thứ 1 là A. t = 0,917 (s). B. t = 0,583 (s). C. t = 0,833 (s). D. t = 0,672 (s). Câu 41: Một vật dao động điều hòa có phương trình x = Acos(2πt) cm. Thời điểm mà lần thứ hai vật có li độ x = A/2 chuyển động theo chiều âm của trục Ox kể từ khi vật bắt đầu dao động là A. t = 5/6 (s). B. t = 11/6 (s). C. t = 7/6 (s). D. 11/12 (s). Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 27 -
  • 28.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Câu 42: Một vật dao động điều hòa có phương trình x = Acos(2πt) cm. Thời điểm mà lần thứ hai vật có li độ x = A/2 kể từ khi bắt đầu dao động là A. t = 5/6 (s). B. t = 1/6 (s). C. t = 7/6 (s). D. t = 11/12 (s). Câu 43: Một vật dao động điều hòa theo phương trình x = Acos(πt – π/3) cm. Vật đi qua li độ x = –A lần đầu tiên kể từ lúc bắt đầu dao động vào thời điểm: A. t = 1/3 (s). B. t = 1 (s). C. t = 4/3 (s). D. t = 2/3 (s). Câu 44: Một vật dao động điều hòa có phương trình x = Asin(2πt) cm. Thời điểm đầu tiên vật có li độ x = –A/2 kể từ khi bắt đầu dao động là A. t = 5/12 (s). B. t = 7/12 (s). C. t = 7/6 (s). D. t = 11/12 (s). Câu 45: Một vật dao động điều hòa theo phương trình x = Acos(πt – 2π/3) cm. Vật qua li độ x = A/2 lần thứ hai kể từ lúc bắt đầu dao động (t = 0) vào thời điểm A. t = 7/3 (s). B. t = 1 (s). C. t = 1/3 (s). D. t = 3 (s). Câu 46: Một điểm M chuyển động tròn đều với tốc độ 0,6 m/s trên một đường tròn có đường kính 0,4 m. Hình chiếu P của điểm M lên một đường kính của đường tròn dao động điều hòa với biên độ, tần số góc và chu kỳ lần lượt là A. 0,4 m ; 3 rad/s ; 2,1 (s). B. 0,2 m ; 3 rad/s ; 2,48 (s). C. 0,2 m ; 1,5 rad/s ; 4,2 (s). D. 0,2 m ; 3 rad/s ; 2,1 (s). Bài toán về quãng đường: Câu 47: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 6cos(4πt + π/3) cm. Quãng đường vật đi được kể từ khi bắt đầu dao động (t = 0) đến thời điểm t = 0,5 (s) là A. S = 12 cm. B. S = 24 cm. C. S = 18 cm. D. S = 9 cm. Câu 48: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 6cos(4πt + π/3) cm. Quãng đường vật đi được kể từ khi bắt đầu dao động (t = 0) đến thời điểm t = 0,25 (s) là A. S = 12 cm. B. S = 24 cm. C. S = 18 cm. D. S = 9 cm. Câu 49: Một vật dao động điều hoà với phương trình x = 10cos(πt + π/3) cm. Khoảng thời gian tính từ lúc vật bắt đầu dao động (t = 0) đến khi vật đi được quãng đường 50 cm là A. t = 7/3 (s). B. t = 2,4 (s). C. t = 4/3 (s). D. t = 1,5 (s). Câu 50: Một con chất điểm dao động điều hòa với biên độ 6 cm và chu kì 1s. Tại t = 0, vật đi qua vị trí cân bằng theo chiều âm của trục toạ độ. Tổng quãng đường đi được của vật trong khoảng thời gian t = 2,375 (s) kể từ thời điểm bắt đầu dao động là A. S = 48 cm. B. S = 50 cm. C. S = 55,75 cm. D. S = 42 cm. Câu 51: Một vật dao động điều hòa với biên độ A và chu kỳ T. Biết rằng vật thực hiện 12 dao động hết 6 (s). Tốc độ của vật khi qua vị trí cân bằng là 8π (cm/s). Quãng đường lớn nhất vật đi được trong khoảng thời gian bằng 2/3 chu kỳ T là A. 8 cm. B. 9 cm. C. 6 cm. D. 12 cm. Câu 52: Một vật dao động điều hòa dọc theo trục Ox với phương trình x = 5cos(8πt + π/3) cm. Quãng đường vật đi được từ thời điểm t = 0 đến thời điểm t = 1,5 (s) là A. S = 15 cm. B. S = 135 cm. C. S = 120 cm. D. S = 16 cm. Câu 53: Một con lắc lò xo dao động với phương trình x = 4cos(4πt) cm. Quãng đường vật đi được trong thời gian 30 (s) kể từ lúc t0 = 0 là A. S = 16 cm B. S = 3,2 m C. S = 6,4 cm D. S = 9,6 m Câu 54: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 10cos(2πt + π/3) cm. Quãng đường vật đi được kể từ khi bắt đầu dao động (t = 0) đến thời điểm t = 0,375 (s) là (lấy gần đúng) A. 12 cm. B. 16,48 cm. C. 10,54 cm. D. 15,34 cm. Câu 55: Một vật dao động điều hoà theo phương trình x = 1,25cos(2πt - π/12) cm. Quãng đường vật đi được sau thời gian t = 2,5 (s) kể từ lúc bắt đầu dao động là A. 7,9 cm. B. 22,5 cm. C. 7,5 cm. D. 12,5 cm. Câu 56: Một vật nhỏ dao động điều hòa dọc theo trục Ox có phương trình dao động x = 3.cos(3πt) cm Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 28 -
  • 29.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng thì đường mà vật đi được từ thời điểm ban đầu đến thời điểm 3 (s) là A. 24 cm. B. 54 cm. C. 36 cm. D. 12 cm. Câu 57: Một chất điểm dao động điều hòa trên trục Ox có phương trình x = 4cos(4πt - π/2) cm. Trong 1,125 (s) đầu tiên vật đã đi được một quãng đường là A. 32 cm. B. 36 cm. C. 48 cm. D. 24 cm. Câu 58: Một con lắc lò xo dao động với phương trình x = 4cos(4πt) cm. Quãng đường vật đi được trong thời gian 2,875 (s) kể từ lúc t = 0 là A. 16 cm. B. 32 cm. C. 64 cm. D. 92 cm. Câu 59: Một vật dao động điều hoà dọc theo trục Ox có phương trình x = 5sin(2πt + π/6) cm. Xác định quãng đường vật đi được từ thời điểm t = 1 (s) đến thời điểm t = 13/6 (s)? A. 32,5 cm. B. 5 cm. C. 22,5 cm. D. 17,5 cm. Câu 60: Một vật dao động có phương trình li độ x = cos(25t - ) cm. Quãng đường vật đi từ thời điểm t1 = π/30 (s) đến t2 = 2 (s) là (lấy gần đúng). A. S = 43,6 cm. B. S = 43,02 cm. C. S = 10,9 cm. D. 42,56 cm. BÀI TOÁN VỀ THỜI GIAN, QUÃNG ĐƯỜNG CÁC DẠNG TOÁN KHÁC VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA Bài toán về tốc độ trung bình: Câu 1: Một vật dao động điều hòa với chu kỳ T và biên độ A. Khi vật đi thẳng (theo một chiều) từ VTCB đến li độ x = A/2 thì tốc độ trung bình của vật bằng A. A/T. B. 4A/T. C. 6A/T. D. 2A/T. Câu 2: Một vật dao động điều hòa với chu kỳ T và biên độ A. Khi vật đi thẳng (theo một chiều) từ li độ x = A đến li độ x = –A/2 thì tốc độ trung bình của vật bằng A. 9A/2T. B. 4A/T. C. 6A/T. D. 3A/T. Câu 3: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 10cos(πt + π/4) cm. Trong 1 (s) đầu tiên, tốc độ trung bình của vật là A. v = 10 cm/s. B. v = 15 cm/s. C. v = 20 cm/s. D. v = 0 cm/s. Câu 4: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 10cos(2πt + π/6) cm. Trong 1,5 (s) đầu tiên, tốc độ trung bình của vật là A. v = 60 cm/s. B. v = 40 cm/s. C. v = 20 cm/s. D. v = 30 cm/s. Câu 5: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 10cos(2πt + π/6) cm. Khi vật đi từ li độ x = 10 cm đến li độ x = –5 cm thì tốc độ trung bình của vật là A. v = 45 cm/s. B. v = 40 cm/s. C. v = 50 cm/s. D. v = 30 cm/s. Câu 6: Một chất điểm M dao động điều hòa theo phương trình x = 2,5cos(10πt + π/2) cm. Tốc độ trung bình của M trong 1 chu kỳ dao động là A. vtb = 50 m/s. B. vtb = 50 cm/s. C. vtb = 5 m/s. D. vtb = 5 cm/s. Câu 7: Một vật dao động điều hòa với chu kỳ T và biên độ A. Khi vật đi từ li độ x = A/2 đến li độ x = – A/2 (đi qua biên x = A), tốc độ trung bình của vật bằng A. 3A/T. B. 9A/2T. C. 4A/T. D. 2A/T. Câu 8: Một vật dao động điều hòa với chu kỳ T và biên độ A. Khi vật đi thẳng (theo một chiều ) từ x1 = – A/2 đến x2 = A/2,tốc độ trung bình của vật bằng A. vtb = A/T. B. vtb = 4A/T. C. vtb = 6A/T. D. vtb = 2A/T. Câu 9: Một vật dao động điều hòa với tần số f và biên độ A. Khi vật đi thẳng (theo một chiều) từ li độ x = –A/2 đến li độ x = A, tốc độ trung bình của vật bằng: A. vtb = 3Af. B. vtb = . C. vtb = 6Af. D. vtb = 4Af. Câu 10: Một vật dao động điều hòa với tần số f và biên độ A. Khi vật đi từ li độ x = –A/2 đến li độ x = A (đi qua biên x = –A), tốc độ trung bình của vật bằng: Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 29 -
  • 30.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng A. vtb = B. vtb = C. vtb = 4Af. D. vtb= Câu 11: Một chất điểm dao động điều hòa với phương trình x = 4cos(5πt + π/3) cm. Tốc độ trung bình của vật trong 1/2 chu kì đầu là A. 20 cm/s. B. 20π cm/s. C. 40 cm/s. D. 40π cm/s. Câu 12: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 5sin(20t) cm. Tốc độ trung bình trong 1/4 chu kỳ kể từ lúc vật bắt đầu dao động là A. vtb = π (m/s). B. vtb = 2π (m/s). C. vtb = 2/π (m/s). D. vtb = 1/π (m/s). Câu 13: Phương trình li độ của một vật là x = Acos(4πt + φ) cm. Vào thời điểm t1 = 0,2 (s) vật có tốc độ cực đại. Vật sẽ có tốc độ cực đại lần kế tiếp vào thời điểm A. t2 = 0,7 (s). B. t2 = 1,2 (s). C. t2 = 0,45 (s). D. t2 = 2,2 (s). Câu 14: Phương trình li độ của một vật là x = Acos(4πt + φ) cm. Vào thời điểm t1 = 0,2 (s) vật có li độ cực đại. Vật sẽ có li độ cực đại lần kế tiếp vào thời điểm A. t2 = 0,7 (s). B. t2 = 1,2 (s). C. t2 = 0,45 (s). D. t2 = 2,2 (s). Bài toán về quãng đường lớn nhất, nhỏ nhất: Câu 15: Một vật dao động điều hòa với biên độ A và tần số f. Khoảng thời gian ngắn nhất để vật đi được quãng đường có độ dài A là A. f t 6 1 =∆ . B. f t 4 1 =∆ C. f t 3 1 =∆ D. f t 12 1 =∆ Câu 16: Một vật dao động điều hòa với biên độ A và tần số f. Khoảng thời gian lớn nhất để vật đi được quãng đường có độ dài A là A. f t 6 1 =∆ . B. f t 4 1 =∆ C. f t 3 1 =∆ D. f t 12 1 =∆ Câu 17: Một vật dao động điều hòa với biên độ A và tần số f. Khoảng thời gian ngắn nhất để vật đi được quãng đường có độ dài Alà A. f t 6 1 =∆ . B. f t 4 1 =∆ C. f t 3 1 =∆ D. f t 12 1 =∆ Câu 18: Một vật dao động điều hòa với biên độ A và chu kỳ T. Trong khoảng thời gian ∆t = T/4, quãng đường lớn nhất (Smax) mà vật đi được là A. Smax = A. B. Smax = A. C. Smax = A . D. Smax =1,5A. Câu 19: Một vật dao động điều hòa với biên độ A và chu kỳ T. Trong khoảng thời gian ∆t = T/6, quãng đường lớn nhất (Smax) mà vật đi được là A. A B. A. C. A . D. 1,5A. Câu 20: Một vật dao động điều hòa với biên độ A và chu kỳ T. Trong khoảng thời gian ∆t = 2T/3, quãng đường lớn nhất (Smax) mà vật đi được là A. 1,5A. B. 2A C. A. D. 3A. Câu 21: Một vật dao động điều hòa với biên độ A và chu kỳ T. Trong khoảng thời gian ∆t = 3T/4, quãng đường lớn nhất (Smax) mà vật đi được là A. 2A - A. B. 2A + A. C. 2A. D. A+ A . Câu 22: Một vật dao động điều hòa với biên độ A và chu kỳ T. Trong khoảng thời gian ∆t = 3T/4, quãng đường nhỏ nhất (Smin) mà vật đi được là A. 4A - A B. 2A + A C. 2A - A. D. A + A. Câu 23: Một vật dao động điều hòa với biên độ A và chu kỳ T. Trong khoảng thời gian ∆t = 5T/6, quãng đường lớn nhất (Smax) mà vật đi được là A. A + A. B. 4A - A C. 2A + A D. 2A Câu 24: Một vật dao động điều hòa với biên độ A và chu kỳ T. Trong khoảng thời gian ∆t = 5T/6, quãng đường nhỏ nhất (Smin) mà vật đi được là A. A B. A + A C. 2A + A D. 3A. Câu 25: Chọn phương án sai. Biên độ của một dao động điều hòa bằng Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 30 -
  • 31.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng A. hai lần quãng đường của vật đi được trong 1/12 chu kỳ khi vật xuất phát từ vị trí cân bằng. B. nửa quãng đường của vật đi được trong nửa chu kỳ khi vật xuất phát từ vị trí bất kì. C. quãng đường của vật đi được trong 1/4 chu kỳ khi vật xuất phát từ vị trí cân bằng hoặc vị trí biên. D. hai lần quãng đường của vật đi được trong 1/8 chu kỳ khi vật xuất phát từ vị trí biên. Câu 26: Một chất điểm dao động điều hoà dọc trục Ox quanh vị trí cân bằng O với biên độ A và chu kì T. Trong khoảng thời gian t = T/3, quãng đường lớn nhất (Smax) mà chất điểm có thể đi được là A. A. B. 1,5A. C. A. D. A. Câu 27: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 4cos(2πt – π/3) cm. Quãng đường nhỏ nhất (Smin) vật đi được trong khoảng thời gian 2/3 chu kỳ dao động là (lấy gần đúng) A. 12 cm. B. 10,92 cm. C. 9,07 cm. D. 10,26 cm. Câu 28: Biên độ của một dao động điều hoà bằng 0,5 m. Vật đó đi được quãng đường bằng bao nhiêu trong thời gian 5 chu kì dao động A. Smin = 10 m. B. Smin = 2,5 m. C. Smin = 0,5 m. D. Smin = 4 m. Câu 29: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 5cos(πt + π/3) cm. Quãng đường lớn nhất vật đi được trong khoảng thời gian 1,5 (s) là (lấy gần đúng) A. Smax = 7,07 cm. B. Smax = 17,07 cm. C. Smax = 20 cm. D. Smax = 13,66 cm. Câu 30: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 5cos(πt + π/3) cm. Quãng đường nhỏ nhất vật đi được trong khoảng thời gian ∆t =1,5 s là (lấy gần đúng) A. Smin = 13,66 cm. B. Smin = 12,07 cm. C. Smin = 12,93 cm. D. Smin = 7,92 cm. Câu 31: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 4cos(2πt – π/3) cm. Quãng đường lớn nhất vật đi được trong khoảng thời gian 2/3 chu kỳ dao động là (lấy gần đúng) A. Smax = 12 cm. B. Smax = 10,92 cm. C. Smax = 9,07 cm. D. Smax = 10,26 cm. Câu 32: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 4cos(2πt – π/3) cm. Tốc độ trung bình cực đại mà vật đạt được trong khoảng thời gian 2/3 chu kỳ dao động là (lấy gần đúng) A. 18,92 cm/s. B. 18 cm/s. C. 13,6 cm/s. D. 15,39 cm/s. Câu 33: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 4cos(2πt – π/3) cm. Tốc độ trung bình cực tiểu mà vật đạt được trong khoảng thời gian 2/3 chu kỳ dao động là (lấy gần đúng) A. 18,92 cm/s. B. 18 cm/s. C. 13,6 cm/s. D. 15,51 cm/s. Câu 34: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 10cos(2πt + π/3) cm. Trong 1,5 (s) kể từ khi dao động (t = 0) thì vật qua vị trí cân bằng mấy lần? A. 2 lần. B. 3 lần. C. 4 lần. D. 5 lần. Câu 35: Một chất điểm dao động điều hòa theo phương trình x = 3cos (5πt + π/6) cm. Trong một giây đầu tiên từ thời điểm t = 0, chất điểm đi qua vị trí có li độ x = +1 cm mấy lần? A. 7 lần. B. 6 lần. C. 4 lần. D. 5 lần. Câu 36: Một vật dao động điều hoà với phương trình x = 2cos(2πt – π/2) cm. Sau khoảng thời gian t = 7/6 s kể từ thời điểm ban đầu, vật đi qua vị trí x = 1 cm mấy lần? A. 2 lần. B. 3 lần. C. 4 lần. D. 5 lần. Câu 37: Phương trình li độ của một vật là x = 2cos(4πt – π/6) cm. Kể từ khi bắt đầu dao động (t = 0) đến thời điểm t = 1,8 s thì vật đi qua vị trí có li độ x = 1 cm được mấy lần? A. 6 lần. B. 7 lần. C. 8 lần. D. 9 lần Câu 38: Phương trình li độ của một vật là x = 4cos(5πt + π) cm. Kể từ lúc bắt đầu dao động đến thời điểm t = 1,5 (s) thì vật đi qua vị trí có li độ x = 2 cm được mấy lần? A. 6 lần. B. 7 lần. C. 8 lần. D. 9 lần. Câu 39: Một chất điểm dao động điều hoà có vận tốc bằng không tại hai thời điểm liên tiếp là t1 = 2,2 (s) và t2 = 2,9(s). Tính từ thời điểm ban đầu (t0 = 0) đến thời điểm t2 chất điểm đã đi qua vị trí cân bằng A. 4 lần. B. 6 lần. C. 5 lần. D. 3 lần. Câu 40: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 10cos(2πt – π/4) cm. Tại thời điểm t vật có li Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 31 -
  • 32.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng độ là x = 6 cm. Hỏi sau đó 0,5 (s) thì vật có li độ là A. x = 5 cm. B. x = 6 cm. C. x = –5 cm. D. x = –6 cm. Câu 41: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 10cos(2πt – π/5) cm. Tại thời điểm t vật có li độ là x = 8 cm. Hỏi sau đó 0,25 (s) thì li độ của vật có thể là A. x = 8 cm. B. x = 6 cm. C. x = –10 cm. D. x = –8 cm. Câu 42: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 6cos(4πt + π/6) cm. Tại thời điểm t vật có li độ là x = 3 cm. Tại thời điểm t = t + 0,25 (s) thì li độ của vật là A. x = 3 cm. B. x = 6 cm. C. x = –3 cm. D. x = –6 cm. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 32 -
  • 33.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng CÁC DẠNG TOÁN CƠ BẢN VỀ CON LẮC LÒ XO - P1 DẠNG 1: CHU KỲ, TẦN SỐ CỦA CON LẮC LÒ XO * Tần số góc, chu kỳ dao động, tần số dao động: ω = m k         == == m k f k m T ππ ω π ω π 2 1 2 2 2 * Trong khoảng thời gian ∆t vật thực hiện được N dao động thì ∆t = N.T ⇔ T =        ∆ = ∆ = t N f t Nπ ω 2 * Khi tăng khối lượng vật nặng n lần thì chu kỳ tăng n lần, tần số giảm . * Khi mắc vật có khối lượng m1 vào lò xo có độ cứng k thì hệ dao động với chu kỳ k m T 1 1 2π= * Khi mắc vật có khối lượng m2 vào lò xo có độ cứng k thì hệ dao động với chu kỳ k m T 2 2 2π= * Khi mắc vật có khối lượng m = (m1 + m2) vào lò xo có độ cứng k thì hệ dao động với chu kỳ T = 2 2 2 1 TT + * Khi mắc vật có khối lượng m = (m1 – m2) vào lò xo có độ cứng k thì hệ dao động với chu kỳ T = 2 2 2 1 TT − Ví dụ 1. Một vật khối lượng m = 500 (g) mắc vào một lò thì hệ dao động điều hòa với tần số f = 4 (Hz). a) Tìm độ cứng của lò xo, lấy π2 = 10. b) Thay vật m bằng vật khác có khối lượng m = 750 (g) thì hệ dao động với chu kỳ bao nhiêu? Hướng dẫn giải: a) Độ cứng của lò xo là k = mω2 = m(2πf)2 = 0,5.(2π.4)2 = 320 (N/m). b) Khi thay vật m bằng vật m’ = 750 (g) thì chu kỳ dao động là 320 75,0 2 ' 2' ππ == k m T ≈ 0,3 (s). Ví dụ 2. Một vật khối lượng m = 250 (g) mắc vào một lò có độ cứng k = 100 (N/m) thì hệ dao động điều hòa. a) Tính chu kỳ và tần số dao động của con lắc lò xo. b) Để chu kỳ dao động của vật tăng lên 20% thì ta phải thay vật có khối lượng m bằng vật có khối lượng m có giá trị bằng bao nhiêu? c) Để tần số dao động của vật giảm đi 30% thì phải mắc thêm một gia trọng ∆m có trị số bao nhiêu? Hướng dẫn giải: a) Ta có 100 25,0 22 ππ == k m T = 0,1π s  f = = (Hz). b) Chu kỳ tăng lên 20% nên T’ = 120%T  = ⇔ m’ = 1,44m = 360 (g). c) Theo bài ta có f’ = 70%f  mmm 10 71 = ∆+ ⇔ m = 0,49(m +∆m)  ∆m ≈ 260,2 g Ví dụ 3. Một vật khối lượng m treo vào lò xo thẳng đứng thì dao động điều hòa với tần số f1 = 6 (Hz). Treo thêm gia trọng m = 4 (g) thì hệ dao động với tần số f2 = 5 (Hz). Tính khối lượng m của vật và độ cứng k của lò xo. Hướng dẫn giải: Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 33 -
  • 34.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Từ công thức tính tần số dao động        ∆+ = = mm k f m k f π π 2 1 2 1 2 1  6 5 1 2 = ∆+ = mm m f f ⇔ 36 25 4 = +m m  m = g = kg Lại có k = mω2 = m(2πf1)2 = (2π.6)2 ≈13,1 (N/m). Ví dụ 4. Nếu treo đồng thời hai quả cân có khối lượng m1 và m2 vào một lò xo thì hệ dao động với tần số 2 Hz. Lấy bớt quả cân m2 ra chỉ để lại m1 gắn vào lò xo thì hệ dao động với tần số 2,5 Hz. Tính k và m1, biết m2 = 225 (g). Lấy g = π2 . Hướng dẫn giải: Khi gắn cả hai vật m1 và m2 vào lò xo thì ta có 2 2 1 21 = + = mm k f π (1) Nếu lấy bớt m2 ra thì 5,2 2 1 1 1 == m k f π (2) Lấy (1) chia cho (2) vế theo vế, ta được 5,2 2 21 1 2 1 = + = mm m f f  m1 = m2 = 400 g Thay m1 vào (2) ta tính được k =4π2 .2,52 .0,4 = 100 N/m. Ví dụ 5. Một lò xo có độ cứng k = 80 N/m, lần lượt gắn hai quả cầu m1 và m2, trong cùng một khoảng thời gian, con lắc m1 thực hiện được 8 dao động còn con lắc m2 thực hiện được 4 dao động. Gắn cả hai quả cầu vào lò xo thì chu kỳ dao động của con lắc là π/2 (s). Tính m1 và m2 ? Hướng dẫn giải: Khi gắn vật m1 vào lò xo: k mt T 1 1 2 8 π= ∆ = (1) Khi gắn vật m vào lò xo: k mt T 2 2 2 4 π= ∆ = (2) Khi gắn cả hai vật m1 và m2 vào lò xo: k mm T 21 2 2 + == π π (3) Lấy (1) chia cho (2) và rút gọn ta được, ta được m2 = 4m1 (*) Từ (3), bình phương hai vế và biến đổi ta được m1+ m2 = 5     = = kgm kgm 4 1 2 1 DẠNG 2: CÁC DẠNG CHUYỂN ĐỘNG CỦA CON LẮC LÒ XO TH1: Hệ dao động trên mặt phẳng ngang Tại VTCB lò xo không bị biến dạng (∆ℓ0 = 0). Do tại VTCB lò xo không biến dạng, nên chiều dài cực đại và cực tiểu của lò xo trong quá trình dao động lần lượt là    −= += All All 0min 0max , trong đó ℓ0 là chiều dài tự nhiên của lò xo. Lực đàn hồi tác dụng vào lò xo chính là lực hồi phục, có độ lớn Fhp = k.|x| Từ đó, lực hồi phục cực đại là Fhp.max = kA. Ví dụ 1. Một con lắc lò xo gồm lò xo có độ cứng k, vật nặng có khối lượng 500 (g) dao động điều hòa theo phương ngang với phương trình x = 4cos(4πt + π/6) cm. a) Tính độ cứng k của lò xo. b) Tính độ lớn lực hồi phục ở các thời điểm t = 1,125 (s) và t = 5/3 (s). Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 34 -
  • 35.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng c) Tính độ lớn lực hồi phục cực đại. d) Tính quãng đường vật đi được từ khi bắt đầu dao động đến thời điểm t = 11/3 (s). ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... TH2: Hệ dao động theo phương thẳng đứng * Tại VTCB lò xo bị biến dạng (dãn hoặc nén) một đoạn ℓ0 = = 22 ωω g m mg =  0l g ∆ =ω Từ đó, chu kỳ và tần số dao động của con lắc được cho bởi        ∆ === ∆ == 0 0 2 11 2 2 2 l g T f g l T ππ ω π ω π Do tại VTCB lò xo bị biến dạng, nên chiều dài của lò xo tại VTCB được tính bởi ℓcb = ℓ0+ ∆ℓ0 Từ đó, chiều dài cực đại và cực tiểu của lò xo là    −∆+=−= +∆+=+= AllAll AllAll cb cb 00min 00max        + = − = 2 2 minmax minmax ll l ll A cb * Lực đàn hồi tác dụng vào lò xo được tính bằng công thức F = k.∆ℓ, với ℓ là độ biến dạng tại vị trí đang xét. Để tìm được ℓ ta so sánh vị trí cần tính với vị trí mà lo xo không biến dạng. Trong trường hợp tổng quát ta được công thức tính ∆ℓ = |ℓ0 ± x| với x là tọa độ của vật tại thời điểm tính. Việc lấy dấu cộng (+) hay dấu trừ (–) còn phụ thuộc vào chiều dương, và tọa độ của vật tương ứng. Từ đó ta được công thức tính lực đàn hồi tại vị trí bất kỳ là F = k.∆ℓ = k.|∆ℓ0 ± x| Lực đàn hồi cực đại Fmax = k.∆ℓmax = k(∆ℓ0+A); lực đàn hồi cực tiểu    ≤∆= >∆−∆= AlkhiF AlkhiAlkF 0min 00min 0 )(  Ví dụ 1. Một con lắc lò xo gồm một quả nặng có khối lượng m = 200 (g), lò xo có độ cứng k = 100 N/m. Cho vật dao động điều hòa theo phương thẳng đứng với biên độ A. Tìm lực kéo đàn hồi cực đại, lực nén đàn hồi cực đại, lực đàn hồi cực tiểu trong các trường hợp: a) Biên độ dao động A = 1,5 cm. b) Biên độ dao động A = 3 cm. ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... Ví dụ 2. Một vật có khối lượng m = 200 (g) treo vào lò xo có độ cứng k = 50 N/m. Kéo vật xuống dưới VTCB một đoạn 3 cm rồi truyền cho nó một vận tốc 20π cm/s cùng phương. Tìm lực đàn hồi Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 35 -
  • 36.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng lớn nhất, nhỏ nhất trong quá trình dao động của con lắc. ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... Ví dụ 3. Vật có khối lượng m = 1 kg treo vào đầu dưới của lò xo có hệ số đàn hồi k, vật dao động theo phương trình x = 10cos(2πt + π/6) cm. Tính lực phục hồi, lực đàn hồi của lò xo tại thời điểm t = 1 (s). Biết trục Ox có chiều dương hướng xuống, gốc toạ độ tại vị trí cân bằng. ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... Ví dụ 4. Một vật có khối lượng m = 1 kg, treo vào lò xo có hệ số đàn hồi k, phương trình dao động của vật có dạng x = 12cos(5πt + π/3) cm. Tính lực đàn hồi, lực phục hồi cực tiểu, cực đại tác dụng vào vật trong quá trình con lắc dao động. ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... Ví dụ 5. Một CLLX có m = 100 (g), treo vào lò xo có độ cứng k và dao động với phương trình x = 10cos(2πt) cm. a) Tính giá trị cực đại của lực phục hồi. b) Tính giá trị cực đại và cực tiểu của lực đàn hồi. ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... Ví dụ 6. Hệ quả cầu và lò xo dao động điều hoà có phương trình x = 6sin(2πt) cm. Cho biết, khối lượng quả cầu là m = 500 (g) và lấy g = 10m/s2 . Tính lực đàn hồi và lực hồi phục tác dụng lên lò xo ở các vị trí có li độ 6 cm và –6 cm trong hai trường hợp: a) Quả cầu dao động theo phương thẳng đứng. ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... b) Quả cầu dao động theo phương ngang. ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... Ví dụ 7. Một con lắc lò xo có m = 400 (g) dao động điều hòa theo phương thẳng đứng với tần số f = 5 (Hz). Trong quá trình dao động, chiều dài lò xo biến đổi từ 40 (cm) đến 50 (cm). Lấy π2 = 10. a) Tính độ dài tự nhiên ℓo của lò xo. b) Tìm độ lớn vận tốc và gia tốc khi lò xo có chiều dài 42 (cm). c) Tìm Fmax và F khi lò xo dài 42 (cm). Hướng dẫn giải: Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 36 -
  • 37.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng a) ∆ℓ0 = 222 )5.2( 10 )2( ππω == f gg = 0,01 m = 1 cm Trong quá trình dao động, chiều dài lò xo biến đổi từ 40 (cm) đến 50 (cm) nên ta có    −∆+== +∆+== Allcml Allcml 00min 00max 40 50        = + = = − = cm ll l cm ll A cb 44 2 5 2 minmax minmax b) Tại VTCB, lò xo có chiều dài ∆ℓcb = ℓo + ∆ℓo = 44 + 1= 45 (cm). Tại vị trí mà lò xo dài ℓ = 42 cm thì vật cách VTCB một đoạn |x| = 45 – 42 = 3 (cm). Độ lớn vận tốc 2222 352 −=−= fxAv πω = 40π cm/s = 0,4 m/s Độ lớn gia tốc a = ω2|x| = (2πf)2 .|x| = (2π5)2 .0,03 = 30 (m/s2 ). c) Độ cứng của lò xo là k = mω2 = m.(2πf)2 = 0,4.(2π.5)2 = 40 (N/m). Lực đàn hồi cực đại: Fmax = k(∆ℓo + A) = 40(0,01 + 0,05) = 24 (N). Khi lò xo có chiều dài 42 cm thì vật nặng ở cách vị trí cân bằng 3 cm. Do chiều dài tự nhiên của lò xo là 44 cm nên vật nặng cách vị trí mà lò xo không biến dạng là 2 (cm) hay lò xo bị nén 2 (cm) ∆ℓ = 2 (cm). Khi đó, lực đàn hồi tác dụng vào vật nặng ở vị trí lò xo dài 42 (cm) là F = k.∆ℓ = 40.0,02 = 8 (N). Ví dụ 8. Một con lắc lò xo có độ cứng của lò xo là k = 64 (N/m) và vật nặng có khối lượng m = 160 (g). Con lắc dao động điều hòa theo phương thẳng đứng. a) Tính độ biến dạng của lò xo tại vị trí cân bằng, lấy g = 10 (m/s2 ). b) Biết lò xo có chiều dài tự nhiên là ℓo = 24 (cm), tính chiều dài của lò xo tại vị trí cân bằng. c) Biết rằng khi vật qua vị trí cân bằng thì nó đạt tốc độ v = 80 (cm/s). Tính chiều dài cực đại và cực tiểu của lò xo trong quá trình dao động của vật. Hướng dẫn giải: a) Độ biến dạng của lò xo tại vị trí cân bằng là ∆ℓ0 = = = 2,5 (cm). b) Tại VTCB lò xo có chiều dài ℓcb = ℓo + ∆ℓo = 24 + 2,5 = 26,5 (cm). c) Tốc độ khi vật qua vị trí cân bằng là tốc độ cực đại nên vmax = ωA với ω = 20 rad/s A = ω maxv = = 2 cm Khi đó chiều dài cực đại và cực tiểu của lò xo có giá trị lần lượt là    =−=−= =+=+= cmAll cmAll cb cb 5,2245,26 5,3045,26 min max Ví dụ 9. Một vật treo vào lò xo thẳng đứng làm lò xo dãn 10 (cm). a) Tính chu kỳ dao động điều hòa của con lắc lò xo, lấy g = 10 (m/s2 ). b) Tìm ℓmax, ℓmin của lò xo trong quá trình dao động, biết Fmax = 6 (N), Fmin = 4 (N) và ℓo = 40 (cm). c) Tìm chiều dài của lò xo khi lực đàn hồi tác dụng vào lò xo là F = 0,5 (N). Hướng dẫn giải: a) Theo bài ta có ∆ℓ0 = 10 (cm), tần số góc dao động là 0l g ∆ =ω = 10 ⇒ T = = s b) Ta có 4 6 0 0 min max = −∆ +∆ = Al Al F F ⇔ 2 3 10 10 = − + A A  A = 2 cm Khi đó, chiều dài cực đại, cực tiểu của lò xo là    =−+=−∆+= =++=+∆+= cmAlll cmAlll 4821040 5221040 00min 00max c) Từ Fmax = k(∆ℓ0 + A) ⇒ 50 02,01,0 6 0 max = + = +∆ = Al F k N/m Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 37 -
  • 38.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Theo bài, F = 0,5 (N) = k.∆ℓ  độ biến dạng của lò xo tại vị trí này là ∆ℓ = F/k = 0,01 (m) = 1 (cm). Do chiều dài tự nhiên là 40 (cm), nên để lò xo bị biến dạng 1 cm, (giãn hoặc nén 1 cm) thì chiều dài của lò xo nhận các giá trị 39 cm (tức bị nén 1 cm) hoặc 41 cm (tức bị dãn 1 cm). TH3: Hệ dao động trên mặt phẳng nghiêng * Tại VTCB lò xo bị biến dạng (dãn hoặc nén) một đoạn ℓo = 22 sinsinsin ω α ω αα g m mg k mg ==  0 sin l g ∆ = α ω . Từ đó, chu kỳ và tần số dao động của con lắc được cho bởi:        ∆ === ∆ == 0 0 sin 2 1 2 sin 2 2 l g T f g l T α π π ω α π ω π Các giá trị như chiều dài lò xo, lực… tính như trường hợp con lắc treo thẳng đứng. Ví dụ 1. Một con lắc lò xo có m = 1 kg và lò xo có chiều dài tự nhiên ℓo = 20 cm. Con lắc được đặt trên mặt phẳng nghiêng góc α = 300 so với phương ngang. Biết con lắc dao động điều hòa với chu kỳ T = 0,314 (s), lấy g = 10 m/s2 . Tính độ cứng k và chiều dài lò xo tại vị trí cân bằng. ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... Ví dụ 2. Cho một con lắc lò xo có chiều dài lò xo tại vị trí cân bằng là ℓo = 20 cm, lò xo được treo thẳng đứng. Khi treo vật có khối lượng m = 200 (g) thì lò xo có chiều dài là ℓ1 = 22 cm. Lấy g = 10 m/s2 . a) Tính độ cứng k của lò xo. ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... b) Cho vật dao động theo phương nghiêng góc α so với phương ngang. Khi vật ở VTCB thì lò xo có chiều dài ℓ2 =19 cm. Tìm α và chu kỳ dao động T của con lắc. ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... CÁC DẠNG TOÁN CƠ BẢN VỀ CON LẮC LÒ XO - P1 Bài toán về chu kỳ, tần số của con xo: Câu 1: Công thức tính tần số góc của con lắc lò xo là A. k m =ω B. m k =ω C. m k π ω 2 1 = D. k m π ω 2 1 = Câu 2: Công thức tính tần số dao động của con lắc lò xo A. k m f π2= B. m k f π2= C. m k f π2 1 = D. k m f π2 1 = Câu 3: Công thức tính chu kỳ dao động của con lắc lò xo là A. k m T π2= B. m k T π2= C. m k T π2 1 = D. k m T π2 1 = Câu 4: Chu kỳ dao động điều hoà của con lắc lò xo phụ thuộc vào A. biên độ dao động. B. cấu tạo của con lắc. C. cách kích thích dao động. D. pha ban đầu của con lắc. Câu 5: Con lắc lò xo dao động điều hòa. Khi tăng khối lượng của vật lên 4 lần thì tần số dao động của vật. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 38 -
  • 39.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng A. tăng lên 4 lần. B. giảm đi 4 lần. C. tăng lên 2 lần. D. giảm đi 2 lần. Câu 6: Con lắc lò xo dao động điều hòa. Khi tăng khối lượng của vật lên 16 lần thì chu kỳ dao động của vật A. tăng lên 4 lần. B. giảm đi 4 lần. C. tăng lên 8 lần. D. giảm đi 8 lần. Câu 7: Một con lắc lò xo dao động điều hòa, vật có có khối lượng m = 0,2 kg, độ cứng của lò xo k = 50 N/m. Tần số góc của dao động là (lấy π2 = 10) A. ω = 4 rad/s B. ω = 0,4 rad/s. C. ω = 25 rad/s. D. ω = 5π rad/s. Câu 8: Một con lắc lò xo có độ cứng của lò xo là k. Khi mắc lò xo với vật có khối lượng m1 thì con lắc dao động điều hòa vơi chu kỳ T1. Khi mắc lò xo với vật có khối lượng m2 thì con lắc dao động điều hòa vơi chu kỳ T2. Hỏi khi treo lò xo với vật m = m1 + m2 thì lò xo dao động với chu kỳ A. T = T1 + T2 B. T = 2 2 2 1 TT + C. T = 21 2 2 2 1 TT TT + D. T = 2 2 2 1 21 TT TT + Câu 9: Con lắc lò xo gồm vật có khối lượng m và lò xo k dao động điều hòa, khi mắc thêm vào một vật khác có khối lượng gấp 3 lần vật có khối lượng m thì tần số dao động của con lắc A. tăng lên 3 lần. B. giảm đi 3 lần. C. tăng lên 2 lần. D. giảm đi 2 lần. Câu 10: Một con lắc lò xo có độ cứng của lò xo là k. Khi mắc lò xo với vật có khối lượng m1 thì con lắc dao động điều hòa vơi chu kỳ T1. Khi mắc lò xo với vật có khối lượng m2 thì con lắc dao động điều hòa vơi chu kỳ T2. Hỏi khi treo lò xo với vật m = m1 – m2 thì lò xo dao động với chu kỳ T thỏa mãn, (biết m1 > m2) A. T = T1 - T2 B. T = 2 2 2 1 TT − C. T = 21 2 2 2 1 TT TT − D. T = 2 2 2 1 21 TT TT − Câu 11: Một con lắc lò xo, vật nặng có khối lượng m = 250 (g), lò xo có độ cứng k = 100 N/m. Tần số dao động của con lắc là A. f = 20 Hz B. f = 3,18 Hz C. f = 6,28 Hz D. f = 5 Hz Câu 12: Con lắc lò xo gồm vật có khối lượng m và lò xo k dao động điều hòa, khi mắc thêm vào một vật khác có khối lượng gấp 3 lần vật có khối lượng m thì chu kỳ dao động của con lắc A. tăng lên 3 lần B. giảm đi 3 lần C. tăng lên 2 lần D. giảm đi 2 lần Câu 13: Trong dao động điều hòa của một con lắc lò xo, nếu tăng khối lượng của vật nặng thêm 100% thì chu kỳ dao động của con lắc A. tăng 2 lần. B. giảm 2 lần. C. tăng lần. D. giảm lần. Câu 14: Con lắc lò xo gồm vật có khối lượng m và lò xo có độ cứng k = 100 N/m. Vật thực hiện được 10 dao động mất 5 (s). Lấy π2 = 10, khối lượng m của vật là A. 500 (g) B. 625 (g). C. 1 kg D. 50 (g) Câu 15: Con lắc lò xo gồm vật có khối lượng m = 500 (g) và lò xo có độ cứng k. Trong 5 (s) vật thực hiện được 5 dao động. Lấy π2 = 10, độ cứng k của lò xo là A. k = 12,5 N/m B. k = 50 N/m C. k = 25 N/m D. k = 20 N/m Câu 16: Một con lắc lò xo dao động điều hòa, vật có khối lượng m = 0,2 kg, lò xo có độ cứng k = 50 N/m. Chu kỳ dao động của con lắc lò xo là (lấy π2 = 10) A. T = 4 (s). B. T = 0,4 (s). C. T = 25 (s). D. T = 5 (s). Câu 17: Một con lắc lò xo dao động điều hòa, trong 20 (s) con lắc thực hiện được 50 dao động. Chu kỳ dao động của con lắc lò xo là A. T = 4 (s). B. T = 0,4 (s). C. T = 25 (s). D. T = 5π (s). Câu 18: Một con lắc lò xo dao động điều hòa, vật có khối lượng m = 0,2 kg. Trong 20 (s) con lắc thực hiện được 50 dao động. Độ cứng của lò xo là A. 60 N/m B. 40 N/m C. 50 N/m D. 55 N/m Câu 19: Khi gắn vật nặng có khối lượng m1 = 4 kg vào một lò xo có khối lượng không đáng kể, hệ dao động điều hòa với chu kỳ T1 = 1 (s). Khi gắn một vật khác có khối lượng m2 vào lò xo trên thì hệ dao động với khu kỳ T2 = 0,5 (s). Khối lượng m2 bằng Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 39 -
  • 40.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng A. m2 = 0,5 kg B. m2 = 2 kg C. m2 = 1 kg D. m2 = 3 kg Câu 20: Một con lắc lò xo, vật nặng có khối lượng m = 250 (g), lò xo có độ cứng k = 100 N/m. Tần số góc dao động của con lắc là A. ω = 20 rad/s B. ω = 3,18 rad/s C. ω = 6,28 rad/s D. ω = 5 rad/s Câu 21: Một con lắc lò xo dao động điều hòa, nếu không thay đổi cấu tạo của con lắc, không thay đổi cách kích thích dao động nhưng thay đổi cách chọn gốc thời gian thì A. biên độ, chu kỳ, pha của dao động sẽ không thay đổi B. biên độ và chu kỳ không đổi; pha thay đổi. C. biên độ và chu kỳ thay đổi; pha không đổi D. biên độ và pha thay đổi, chu kỳ không đổi. Câu 22: Một lò xo có độ cứng k = 25 N/m. Một đầu của lò xo gắn vào điểm O cố định. Treo vào lò xo một vật có khối lượng m = 160 (g). Tần số góc của dao động là A. ω = 12,5 rad/s. B. ω = 12 rad/s. C. ω = 10,5 rad/s. D. ω = 13,5 rad/s. Câu 23: Con lắc lò xo gồm lò xo k và vật m, dao động điều hòa với tần số f = 1 Hz. Muốn tần số dao động của con lắc là f ' = 0,5 Hz thì khối lượng của vật m' phải là A. m' = 2m. B. m' = 3m. C. m' = 4m. D. m' = 5m. Câu 24: Trong dao động điều hòa của một con lắc lò xo, nếu giảm khối lượng của vật nặng 75% thì số lần dao động của con lắc trong một đơn vị thời gian A. tăng 2 lần. B. tăng 3 lần. C. giảm 2 lần. D. giảm 3 lần. Câu 25: Một con lắc lò xo có khối lượng m, lò xo có độ cứng k. Nếu tăng độ cứng lò xo lên hai lần và đồng thời giảm khối lượng vật nặng đi một nửa thì chu kỳ dao động của vật A. tăng 4 lần. B. giảm 4 lần. C. giảm 2 lần. D. tăng 2 lần. Câu 26: Một có khối lượng m = 10 (g) vật dao động điều hoà với biên độ A = 0,5 m và tần số góc ω = 10 rad/s. Lực hồi phục cực đại tác dụng lên vật là A. 25 N B. 2,5 N C. 5 N. D. 0,5 N. Câu 27: Con lắc lò xo có độ cứng k, khối lượng vật nặng là m dao động điều hoà. Nếu tăng khối lượng con lắc 4 lần thì số dao động toàn phần con lắc thực hiện trong mỗi giây thay đổi như thế nào? A. Tăng 2 lần. B. Tăng 4 lần. C. Giảm 2 lần. D. Giảm 4 lần. Câu 28: Một vật khối lượng m = 81 (g) treo vào một lò xo thẳng đứng thì tần số dao động điều hoà của vật là 10 Hz. Treo thêm vào lò xo vật có khối lượng m' = 19 (g) thì tần số dao động của hệ là A. f = 11,1 Hz. B. f = 12,4 Hz. C. f = 9 Hz. D. f = 8,1 Hz. Câu 29: Một con lắc lò xo gồm quả cầu khối lượng m và lò xo độ cứng k. Khẳng định nào sau đây là sai ? A. Khối lượng tăng 4 lần thì chu kỳ tăng 2 lần B. Độ cứng giảm 4 lần thì chu kỳ tăng 2 lần C. Khối lượng giảm 4 lần đồng thời độ cứng tăng 4 lần thì chu kỳ giảm 4 lần D. Độ cứng tăng 4 lần thì năng lượng tăng 2 lần Câu 30: Một con lắc lò xo dao động điều hòa, vật có khối lượng m = 0,2 kg, lò xo có độ cứng k = 50 N/m. Tần số dao động của con lắc lò xo là (lấy π2 = 10) A. 4 Hz B. 2,5 Hz C. 25 Hz D. 5π Hz Câu 31: Một con lắc lò xo có khối lượng m, lò xo có độ cứng k. Nếu tăng độ cứng lò xo lên hai lần và đồng thời giảm khối lượng vật nặng đi một nửa thì tần số dao động của vật A. tăng 4 lần. B. giảm 4 lần. C. giảm 2 lần. D. tăng 2 lần. Câu 32: Con lắc lò xo ngang dao động điều hoà, lực đàn hồi cực đại tác dụng vào vật là Fmax = 2 N, gia tốc cực đại của vật là amax = 2 m/s2 . Khối lượng của vật là A. m = 1 kg. B. m = 2 kg. C. m = 3 kg. D. m = 4 kg. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 40 -
  • 41.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Câu 33: Một lò xo có độ cứng k mắc với vật nặng m1 có chu kỳ dao động T1 = 1,8 (s). Nếu mắc lò xo đó với vật nặng m2 thì chu kỳ dao động là T2 = 2,4 (s). Chu kỳ dao động khi ghép m1 và m2 với lò xo nói trên: A. T = 2,5 (s). B. T = 2,8 (s). C. T = 3,6 (s). D. T = 3 (s). Câu 34: Một con lắc lò xo gồm một lò xo khối lượng không đáng kể, một đầu cố định và một đầu gắn với một viên bi nhỏ, dao động điều hòa theo phương ngang. Lực đàn hồi của lò xo tác dụng lên viên bi luôn hướng A. theo chiều chuyển động của viên bi. B. theo chiều âm qui ước. C. về vị trí cân bằng của viên bi. D. theo chiều dương qui ước. Câu 35: Một lò xo có độ cứng ban đầu là k, quả cầu khối lượng m. Khi giảm độ cứng 3 lần và tăng khối lượng vật lên 2 lần thì chu kỳ mới A. tăng lần B. giảm lần C. không đổi D. giảm lần Câu 36: Trong dao động điều hòa của một con lắc lò xo, nếu tăng khối lượng của vật nặng thêm 50% thì chu kỳ dao động của con lắc A. tăng 3/2 lần. B. giảm lần. C. tăng lần. D. giảm lần. Câu 37: Trong dao động điều hòa của một con lắc lò xo, nếu giảm khối lượng của vật nặng 20% thì số lần dao động của con lắc trong một đơn vị thời gian A. tăng lần. B. giảm lần. C. tăng lần. D. giảm lần. Câu 38: Một con lắc lò xo dao động điều hoà có A. chu kỳ tỉ lệ với khối lượng vật. B. chu kỳ tỉ lệ với căn bậc hai của khối lượng vật. C. chu kỳ tỉ lệ với độ cứng lò xo. D. chu kỳ tỉ lệ với căn bậc 2 của độ cứng của lò xo. Câu 39: Lần lượt treo hai vật m1 và m2 vào một lò xo có độ cứng k = 40 N/m và kích thích chúng dao động. Trong cùng một khoảng thời gian nhất định, m1 thực hiện 20 dao động và m2 thực hiện 10 dao động. Nếu treo cả hai vật vào lò xo thì chu kỳ dao động của hệ bằng T = π/2 (s). Khối lượng m 1 và m2 lần lượt bằng bao nhiêu A. m1 = 0,5 kg ; m2 = 1 kg B. m1 = 0,5 kg ; m2 = 2 kg C. m1 = 1 kg ; m2 = 1 kg D. m1 = 1 kg ; m2 = 2 kg Câu 40: Con lắc lò xo có tần số là f = 2 Hz, khối lượng m = 100 (g), (lấy π2 = 10 ). Độ cứng của lò xo là: A. k = 16 N/m B. k = 100 N/m C. k = 160 N/m D. k = 200 N/m Các dạng chuyển động của con lắc lò xo: Câu 41: Một con lắc lò xo gồm quả cầu có khối lượng m = 100 (g) dao động điều hòa theo phương ngang với phương trình x = 2sin(10πt + π/6) cm. Độ lớn lực phục hồi cực đại là A. 4 N B. 6 N C. 2 N D. 1 N Câu 42: Một con lắc lò xo gồm quả cầu có khối lượng m = 200 (g) dao động điều hòa theo phương ngang với phương trình x = 4cos(4πt + π/3) cm. Lấy π2 = 10, độ lớn lực phục hồi tại thời điểm t = 1 (s) là A. Fhp = 1,2 N B. Fhp = 0,6 N C. Fhp = 0,32 N D. Fhp = 0,64 N Câu 43: Một con lắc lò xo dao động với biên độ A = 8 cm, chu kỳ T = 0,5 (s), khối lượng quả nặng m = 0,4 kg. Lực hồi phục cực đại là A. Fhp.max = 4 N B. Fhp.max = 5,12 N C. Fhp.max = 5 N D. Fhp.max = 0,512 N Câu 44: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng ở nơi có gia tốc trọng trường là g. Khi cân bằng lò xo dãn một đoạn ∆ℓ0. Tần số góc dao động của con lắc được xác định bằng công thức A. g l0∆ =ω B. 0 2 l g ∆ = πω C. g l0 2 1 ∆ = π ω D. 0l g ∆ =ω Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 41 -
  • 42.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Câu 45: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng ở nơi có gia tốc trọng trường là g. Khi cân bằng lò xo dãn một đoạn ∆ℓ0. Chu kỳ dao động của con lắc được xác định bằng công thức A. g l T 0 2 ∆ = π B. 02 1 l g T ∆ = π C. g l T 0 2 1 ∆ = π D. 0 2 l g T ∆ = π Câu 46: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng dao động điều hòa. Vật nặng có khối lượng m = 100 (g), lò xo có độ cứng k = 50 N/m. Lấy g = 10 m/s2 , tại vị trí cân bằng lò xo biến dạng một đoạn là A. ∆ℓo = 5 cm B. ∆ℓo = 0,5 cm C. ∆ℓo = 2 cm D. ∆ℓo = 2 mm Câu 47: Một con lắc lò xo dao động thẳng đứng. Vật có khối lượng m = 0,2 kg. Trong 20 (s) con lắc thực hiện được 50 dao động. Độ dãn của lò xo tại vị trí cân bằng là (lấy g = 10 m/s2 ) A. ∆ℓo = 6 cm B. ∆ℓo = 2 cm C. ∆ℓo = 5 cm D. ∆ℓo = 4 cm Câu 48: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng ở nơi có gia tốc trọng trường là g. Khi cân bằng lò xo dãn một đoạn. Tần số dao động của con lắc được xác định bằng công thức: A. g l f 0 2 ∆ = π B. 02 1 l g f ∆ = π C. g l f 0 2 1 ∆ = π D. 0 2 l g f ∆ = π Câu 49: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng dao động điều hòa. Chiều dài tự nhiên của lò xo là ℓo = 30 cm, vật nặng có khối lượng m = 200 (g), lò xo có độ cứng k = 50 N/m. Lấy g = 10 m/s2 , chiều dài lò xo tại vị trí cân bằng là A. ℓcb = 32 cm B. ℓcb = 34 cm C. ℓcb = 35 cm D. ℓcb = 33 cm Câu 50: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng dao động điều hòa. Vật nặng có khối lượng m = 500 (g), lò xo có độ cứng k = 100 N/m. Lấy g = 10 m/s2 , chu kỳ dao động của vật là A. T = 0,5 (s). B. T = 0,54 (s). C. T = 0,4 (s). D. T = 0,44 (s). Câu 51: Một vật khối lượng m = 200 (g) được treo vào lò xo nhẹ có độ cứng k = 80 N/m. Từ vị trí cân bằng, người ta kéo vật xuống một đoạn 4 cm rồi thả nhẹ. Khi qua vị trí cân bằng vật có tốc độ là A. v = 40 cm/s. B. v = 60 cm/s. C. v = 80 cm/s. D. v = 100 cm/s. Câu 52: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng. Người ta kích thích cho quả nặng dao động điều hoà theo phương thẳng đứng xung quanh vị trí cân bằng. Biết thời gian quả nặng đi từ vị trí thấp nhất đến vị trí cao nhất cách nhau 10 cm là π/5 (s). Tốc độ khi vật qua vị trí cân bằng là A. v = 50 cm/s B. v = 25 cm/s C. v = 50 cm/s D. v = 25 cm/s Câu 53: Một con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương thẳng đứng. Chiều dài tự nhiên của lò xo là ℓo = 30 cm, trong khi vật dao động, chiều dài lò xo biến thiên từ 32 cm đến 38 cm. Độ biến dạng của lò xo tại vị trí cân bằng là A. ∆ℓo = 6 cm B. ∆ℓo = 4 cm C. ∆ℓo = 5 cm D. ∆ℓo = 3 cm Câu 54: Một con lắc lò xo dao động thẳng đứng, chiều dài tự nhiên của lò xo là ℓo = 40 cm, vật có khối lượng m = 0,2 kg. Trong 20 (s) con lắc thực hiện được 50 dao động. Chiều dài của lò xo tại vị trí cân bằng là (lấy g = 10 m/s2 ) A. ℓcb = 46 cm B. ℓcb = 42 cm C. ℓcb = 45 cm D. ℓcb = 44 cm Câu 55: Một con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương thẳng đứng. Chiều dài tự nhiên của lò xo là ℓo = 30 cm, trong quá trình dao động, chiều dài của lò xo biến thiên từ 34 cm đến 44 cm. Chiều dài lò xo tại vị trí cân bằng là A. ℓcb = 36 cm B. ℓcb = 39 cm C. ℓcb = 38 cm D. ℓcb = 40 cm Câu 56: Một con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương thẳng đứng. Chiều dài tự nhiên của lò xo là ℓo = 30 cm, còn trong khi dao động chiều dài biến thiên từ 32 cm đến 38 cm. Lấy g = 10m/s2 , tốc độ cực đại của vật nặng là: A. vmax = 60 (cm/s). B. vmax = 30 (cm/s). C. vmax = 30 (cm/s). D. vmax = 60 (cm/s). Câu 57: Một lò xo có chiều dài tự nhiên 20 cm được treo thẳng đứng. Khi mang vật có khối lượng 200 (g) thì lò xo có chiều dài 24 cm. Lấy g = 10 m/s2 . Chu kỳ dao động riêng của con lắc lò xo này là A. T = 0,397(s). B. T = 1 (s). C. T = 2 (s). D. T = 1,414 (s). Câu 58: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng dao động điều hòa. Vật nặng có khối lượng m = 250 (g), lò Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 42 -
  • 43.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng xo có độ cứng k = 100 N/m. Lấy g = 10 m/s2 , chu kỳ dao động của vật là A. T = 0,2π (s). B. T = 0,1π (s). C. T = 2π (s). D. T = π (s). Câu 59: Con lắc lò xo treo thẳng đứng dao động điều hòa với biên độ A. Lực đàn hồi của lò xo có giá trị lớn nhất khi A. vật ở điểm biên dương (x = A). B. vật ở điểm biên âm (x = –A). C. vật ở vị trí thấp nhất. D. vật ở vị trí cân bằng. Câu 60: Quả nặng có khối lượng m gắn vào đầu dưới lò xo có độ cứng k, đầu trên lò xo treo vào giá cố định. Kích thích để quả nặng dao động điều hoà theo phương thẳng đứng xung quanh vị trí cân bằng. Tốc độ cực đại khi quả nặng dao động là vo. Biên độ dao động A và khoảng thời gian t quả nặng chuyển động từ cân bằng ra biên là A. k m t k m vA 2 ,0 π =∆= B. k m t m k vA 2 ,0 π =∆= C. k m t m k vA π=∆= ,0 D. k m t k m vA 4 ,0 π =∆= Câu 61: Con lắc lò xo treo thẳng đứng, dao động điều hòa với phương trình x = 2cos(20t) cm. Chiều dài tự nhiên của lò xo là ℓo = 30 cm, lấy g = 10m/s2 . Chiều dài của lò xo tại vị trí cân bằng là A. ℓcb = 32 cm B. ℓcb = 33 cm C. ℓcb = 32,5 cm D. ℓcb = 35 cm CÁC DẠNG TOÁN CƠ BẢN VỀ CON LẮC LÒ XO - P2 DẠNG 1: VIẾT PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LÒ XO Ví dụ 1. Một con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương ngang với chu kì T = 2 (s). Vật qua VTCB với vận tốc vo = 31,4 cm/s. Biết vật nặng của con lắc có khối lượng m = 1 kg. a) Viết phương trình dao động của con lắc, chọn t = 0 lúc vật qua VTCB theo chiều dương. Ta có: T = 2 (s)  ω = 2π/T = 2π/2 = π (rad/s). Khi vật qua VTCB thì tốc độ của vật đạt cực đại, khi đó v max = ωA ≈ 10π (cm/s)  A = v max/ω = 10π/π = 10 (cm). Tại t = 0, vật qua VTCB theo chiều dương    > = 0 0 0 0 v x ⇔    >− = 0sin 0cos ϕω ϕ A A ⇔    < = 0sin 0cos ϕ ϕ  ϕ = - Vậy phương trình dao động của vật là x = 10cos(πt – π/2) cm. b) Tính cơ năng toàn phần và động năng của vật khi vật ở li độ x = –8 (cm). ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... c) Tìm vị trí của vật mà tại đó động năng lớn gấp 3 lần thế năng. ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... Ví dụ 2. Một vật có khối lượng m = 400 (g) được treo vào lò xo có hệ số đàn hồi k = 100 N/m, hệ dao động điều hòa. Kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng 2 cm rồi truyền cho nó vận tốc ban đầu vo = 15 π cm/s theo phương thẳng đứng. Lấy π2 = 10. a) Tính chu kỳ, biên độ dao động và vận tốc cực đại của vật. Ta có: ω = m k = 4,0 100 =5π  T = = 0,4 s Áp dụng hệ thức liên hệ ta được 2 2 2 2 2 22 )5( )515( 2 π π ω +=+= v xA = 49 cm  A = 7 cm Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 43 -
  • 44.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Tốc độ cực đại của vật là v max = ωA = 7.5π = 35π (cm/s). b) Viết phương trình dao động, chọn gốc thời gian là lúc vật ở vị trí thấp nhất và chiều dương hướng lên. ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... c) Biết chiều dài tự nhiên của lò xo là ℓo = 40 cm, tính chiều dài cực đại, cực tiểu của lò xo trong quá trình vật dao động điều hòa. ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... d) Tính độ lớn lực đàn hồi cực đại, cực tiểu của vật trong quá trình dao động. ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... e) Tại vị trí mà vật có động năng bằng 3 lần thế năng thì độ lớn của lực đàn hổi bằng bao nhiêu? ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... Đáp số: F = 7,5 N và F = 1,5 N. Ví dụ 3. Một lò xo (khối lượng không đáng kể) đầu trên cố định, đầu dưới treo vật có khối lượng 80 (g). Vật nặng dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với tần số f = 4,5 Hz. Trong quá trình dao động độ dài ngắn nhất của lò xo là 40 cm và dài nhất là 56 cm. a) Viết phương trình dao động, chọn gốc toạ độ ở vị trí cân bằng, chiều dương hướng xuống, t = 0 lúc lò xo ngắn nhất. ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... b) Tìm độ dài tự nhiên của lò xo, lấy g = 10 m/s2 . ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... c) Tính vận tốc và gia tốc của vật khi nó ở li độ x = 4 cm. ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... Ví dụ 4. Một lò xo được treo thẳng đứng, đầu trên của lò xo được giữ cố định, đầu dưới của lò xo treo một vật nặng có khối lượng m = 100 (g). Lò xo có độ cứng k = 25 N/m. Kéo vật ra khỏi VTCB theo phương thẳng đứng và hướng xuống dưới một đoạn 2 cm rồi truyền cho nó một vận tốc vo = 10π (cm/s) hướng lên. Chọn gốc thời gian là lúc truyền vận tốc cho vật, gốc toạ độ là VTCB, chiều dương hướng xuống. Lấy g = 10 m/s2 , π2 = 10. a) Viết phương trình dao động của vật nặng. b) Xác định thời điểm mà vật qua vị trí lò xo dãn 2 cm lần đầu tiên. c) Tìm độ lớn lực phục hồi như ở câu b. Hướng dẫn giải: a) Phương trình dao động điều hòa của vật có dạng x = Acos(ωt + φ) cm. Tần số góc của vật là: ω = m k = 1,0 125 =5π Áp dụng hệ thức liên hệ ta được 2 2 2 2 2 22 )5( )310( 2 π π ω +=+= v xA = 16 cm  A = 4 cm Tại t = 0, x = 2 cm và sin φ > 0 (do vận tốc truyền hướng lên trên trong khi chiều dương hướng xuống nên v < 0) Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 44 -
  • 45.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Từ đó ta được    < = 0 2 0 0 v x ⇔     <− = 0sin 2 1 cos ϕω ϕ A ⇔     > ±= 0sin 3 ϕ π ϕ  ϕ = Vậy phương trình dao động của vật là x = 4cos(5πt + π/3) cm. b) Độ biến dạng của lò tại vị trí cân bằng ∆ℓ = = 0,04 (m) 4 (cm) , tức là tại VTCB lò xo đã bị dãn 4 (cm). Vậy khi lò xo dãn 2 (cm) thì vật nặng có li độ x = –2 (cm). Vật bắt đầu dao động từ li độ x = 2 (cm) theo chiều âm, để vật lần đầu tiên qua vị trí lò xo dãn 2 (cm) (tức là đi từ x = 2 đến x = –2) thì vật đi hết thời gian T/6. Vậy khi vật ở x = –2 (cm) lần đầu tiên là t = = = s c) Độ lớn lực hồi phục khi vật ở li độ x = –2 (cm) là Fhp = k|x| = 25.0,02 = 0,5 (N). Ví dụ 5. Con lắc lò xo treo thẳng đứng, gồm lò xo độ cứng k = 100 N/m và vật nặng khối lượng m = 100 (g). Kéo vật theo phương thẳng đứng xuống dưới làm lò xo giãn 3 cm, rồi truyền cho nó vận tốc 20π (cm/s) hướng lên. Lấy g = π2 = 10 m/s2 . Trong khoảng thời gian 1/4 chu kỳ, quãng đường vật đi được kể từ lúc bắt đầu chuyển động là bao nhiêu? ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... Đáp số: S = 2 + 2 cm. DẠNG 2: BÀI TOÁN VỀ KHOẢNG THỜI GIAN LÒ XO DÃN, NÉN * Thời gian lò xo nén trong một chu kỳ là  ∆ℓ0 = 2 3A ⇔ 3 2 0l A ∆ = * Thời gian lò xo nén trong một chu kỳ là  ∆ℓ0 = 2 2A ⇔ 02 lA ∆= * Thời gian lò xo nén trong một chu kỳ là  ∆ℓ0 = 2 A ⇔ 02 lA ∆= Ví dụ 1: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm một lò xo nhẹ có độ cứng k = 100N/m có chiều dài tự nhiên ℓo = 60 cm đầu trên cố định. Đầu dưới treo vật m, lò xo dài ℓ1 = 65 cm. Lấy g = π2 = 10 m/s2 . Nâng vật sao cho lò xo có độ dài ℓ2 = 55 cm rồi thả nhẹ cho vật dao động điều hoà. Chọn gốc toạ độ tại vị trí cân bằng, chiều dương hướng thẳng đứng xuống dưới, mốc thời gian lúc thả vật. a) Viết phương trình dao động của vật. b) Xác định giá trị của lực đàn hồi cực đại và cực tiểu trong quá trình vật dao động. c) Tìm thời gian lò xo bị dãn trong một chu kì. ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... Đáp số: a) x = 10cos(10t + π) cm. b) Fmax = 15 N; Fmin = 0 c) ∆t = Ví dụ 2: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng. Kích thích cho con lắc dao động điều hòa theo phương thẳng đứng. Chu kì và biên độ dao động của con lắc lần lượt là 0,4 (s) và 8 cm. Chọn trục x x thẳng đứng chiều dương hướng xuống, gốc tọa độ tại vị trí cân bằng, gốc thời gian t = 0 khi vật qua vị trí cân bằng theo chiều dương. Lấy gia tốc rơi tự do g = 10 m/s2 và π2 = 10. Thời gian ngắn nhất kẻ từ khi t = 0 đến khi lực đàn hồi của lò xo có độ lớn cực tiểu là bao nhiêu? ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 45 -
  • 46.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... Đáp số: ∆t = s Ví dụ 3: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm vật có khối lượng 250 (g) và một lò xo nhẹ có độ cứng 100 N/m. Kích thích cho vật dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với biên độ 5 cm. Thời gian lò xo bị nén trong một chu kì là bao nhiêu? ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... Đáp số: ∆t = (s). Ví dụ 4: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm vật có khối lượng 250 (g) và một lò xo nhẹ có độ cứng 100 N/m. Kích thích cho vật dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với biên độ 5 cm. Thời gian lò xo bị giãn trong một chu kì là bao nhiêu? ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... Đáp số: ∆t = (s). Ví dụ 5: Con lắc lò xo treo thẳng đứng m = 250 (g), k = 100 N/m. Kéo vật xuống dưới theo phương thẳng đứng đến vị trí lò xo giãn 7,5 cm rồi thả nhẹ cho vật dao động điều hòa. Chọn gốc tọa độ ở vị trí cân bằng của vật, chiều dương của trục tọa độ hướng lên, gốc thời gian lúc thả vật, g = 10m/s2 . Thời gian từ lúc thả vật đến thời điểm vật đi qua vị trí lò xo không biến dạng lần thứ nhất là bao nhiêu? ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... Đáp số: ∆t = s DẠNG 3: BÀI TOÁN VỀ CẮT - GHÉP LÒ XO Hệ lò xo ghép nối tiếp: + Độ cứng của hệ lò xo: 21 111 kkk += + Chu kỳ, tần số của hệ lò xo:      += += 2 2 2 1 2 2 2 2 1 2 111 fff TTT ⇔      + = += 2 2 2 1 21 2 2 2 1 ff ff f TTT Hệ lò xo ghép song song: + Độ cứng của hệ lò xo: k = k1 + k2. + Chu kỳ, tần số của hệ lò xo:      += += 2 2 2 1 2 2 2 2 1 2 111 fff TTT ⇔      += + = 2 2 2 1 2 2 2 2 1 21 fff TT TT T Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 46 -
  • 47.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Cắt lò xo: Độ cứng của các lò xo thành phần k1ℓ1 = k2ℓ2 =k3ℓ3 = k0ℓ0           = = = 3 00 3 2 00 2 1 00 1 l lk k l lk k l lk k Ví dụ 1: Cho lò xo có chiều dài ban đầu ℓ0 = 50 cm , độ cứng k0 = 24 N/m. Cắt lò xo trên thành hai lò xo có chiều dài lần lượt là 20 cm và 30 cm. a) Tính độ cứng của hai lò xo. b) Ghép hai lò xo trên lại với nhau. Tính độ cứng của lò xo hệ: + Ghép nối tiếp. + Ghép song song ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... Ví dụ 2: Có 2 lò xo cùng chiều dài tự nhiên nhưng có các độ cứng là k1, k2. Treo vật nặng lần lượt vào mỗi lò xo thì chu kì dao động lần lượt là: T1 = 0,9 (s); T2 = 1,2 (s). a) Nối hai lò xo thành một lò xo dài gấp đôi. Tính chu kì dao động khi treo vật vào lò xo ghép này. b) Nối hai lò xo ở hai đầu để có một lò xo có cùng chiều dài tự nhiên. Tính chu kì dao động khi treo vật vào lò xo ghép này. ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... Ví dụ 3: Có 2 lò xo cùng chiều dài tự nhiên nhưng có các độ cứng là k1, k2. Treo vật nặng lần lượt vào mỗi lò xo thì chu kì dao động lần lượt là: T1 = 0,6 (s); T2 = 0,8 (s) a) Nối hai lò xo thành một lò xo dài gấp đôi. Tính chu kì dao động khi treo vật vào lò xo ghép này? b) Nối hai lò xo ở hai đầu để có một lò xo có cùng chiều dài tự nhiên. Tính chu kì dao động khi treo vật vào lò xo ghép này? ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... TRẮC NGHIỆM CÁC DẠNG TOÁN CƠ BẢN VỀ CON LẮC LÒ XO - P2 Viết phương trình dao động: Dùng dữ kiện sau trả lời cho câu 1; câu 2 Một con lắc lò xo có khối lượng m = kg dao động điều hòa theo phương nằm ngang. Vận tốc có độ lớn cực đại bằng 0,6 m/s. Chọn gốc thời gian là lúc vật qua vị trí x = 3 cm theo chiều âm và tại đó động năng bằng thế năng. Câu 1: Biên độ và chu kì của dao động có những giá trị nào sau đây? A. A = 6 cm; T = s B. A = 6 cm, T= s C. A = ; T = s D. A = 6 cm, T = s Câu 2: Chọn gốc tọa độ là VTCB. Phương trình dao động của vật có những dạng nào sau đây? A. x = 6cos(10t - π/4) cm. B. x = 6cos(10πt + π/4 ) cm. C. x = cos(10t - π/4) cm D. x = 6cos(10t + π/4) cm. Câu 3: Một vật có khối lượng m = 250 (g) treo vào lò xo có độ cứng k = 25 N/m. Từ VTCB ta truyền cho vật một vận tốc 40 cm/s theo phương của lò xo. Chọn t = 0 khi vật qua VTCB theo chiều âm. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 47 -
  • 48.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Phương trình dao động của vật có dạng nào sau đây? A. x = 4cos(10t - π/2) cm B. x = 8cos(10t - π/2) cm C. x = 4cos(10t + π/2) cm D. x = 4cos(10t + π/2) cm Câu 4: Khi treo vật m vào lò xo thì lò xo dãn ra ∆ℓo = 25 cm. Từ VTCB kéo vật xuống theo phương thẳng đứng một đoạn 20 cm rồi buông nhẹ để vật dao động điều hòa. Chọn gốc tọa độ thời gian là lúc vật qua VTCB theo chiều dương hướng xuống. Lấy g = π2 . Phương trình chuyển động của vật có dạng nào sau đây? A. x = 20cos(2πt + π/2) cm B. x = 20cos(2πt - π/2) cm C. x = 10cos(2πt + π/2) cm D. x = 10os(2πt - π/2) cm Câu 5: Một vật có khối lượng m = 400 (g0 được treo vào lò xo có khối lượng không đáng kể, độ cứng k = 40 N/m. Đưa vật đến vị trí lò xo không biến dạng rồi thả nhẹ, vật dao động điều hoà. Chọn gốc tọa độ tại VTCB, chiều dương hướng xuống, gốc thời gian là lúc vật bắt đầu dao động. Phương trình dao động của vật là A. x = 5cos(10t - π) cm. B. x = 10cos(10t - π) cm C. x = 5cos(10t - π/2) cm D. x = 5cos(10t) cm Câu 6: Một con lắc lò xo gồm quả cầu khối lượng m = 100 (g) treo vào một lò xo có độ cứng k = 20 N/m. Kéo quả cầu thẳng đứng xuống dưới vị trí cân bằng một đoạn 2 cm rồi thả cho quả cầu trở về vị trí cân bằng với vận tốc có độ lớn là 0,2 m/s. Chọn gốc thời gian là lúc thả quả cầu trục Ox hướng xuống dưới gốc toạ độ O tại vị trí cân bằng của quả cầu. Cho g = 10 m/s2 . Phương trình dao động của quả cầu có dạng là A. x = 4sin(10t +π/4) cm B. x = 4sin(10t + 2π/3) cm B. x = 4sin(10t + 5π/6) cm D. x = 4sin(10t + π/3) cm Câu 7: Một con lắc lò xo dao động điều hoà với chu kì T = 5 (s). Biết rằng tại thời điểm t = 5 (s) quả lắc có li độ x0 = cm và vận tốc v0 = cm/s. Phương trình dao động của con lắc lò xo là A. x = sin( + ) cm. B. x = sin( - ) cm. C. x = sin( + ) cm. D. x = sin( - ) cm. Câu 8: Một lò xo đầu trên cố định, đầu dưới treo một vật khối lượng m. Vật dao động điều hòa thẳng đứng với tần số f = 4,5 Hz. Trong quá trình dao động, chiều dài lò xo thỏa điều kiện 40 cm ≤ ℓ ≤ 56 cm. Chọn gốc tọa độ ở vị trí cân bằng, chiều dương hướng xuống, gốc thời gian lúc lò xo ngắn nhất. Phương trình dao động của vật là A. x = 8cos(9πt) cm. B. x = 16cos(9πt – π/2) cm. C. x = 8cos(9πt/2 – π/2) cm. D. x = 8cos(9πt + π) cm. Câu 9: Khi treo quả cầu m vào một lò xo thì nó dãn ra 25 cm. Từ vị trí cân bằng kéo quả cầu xuống theo phương thẳng đứng 20 cm rồi buông nhẹ. Chọn to = 0 là lúc vật qua vị trí cân bằng theo chiều dương hướng xuống, lấy g = π2 = 10 m/s2 . Phương trình dao động của vật có dạng A. x = 20cos(2πt) cm. B. x = 20cos(2πt – π/2) cm. C. x = 45cos(πt/5 – π/2) cm. D. x = 45cos(πt/5 + π/2) cm. Một số bài toán về lực, chiều dài lò xo: Câu 10: Con lắc lò xo treo vào giá cố định, khối lượng vật nặng là m = 100 (g). Con lắc dao động điều hoà theo phương trình x = cos(10t) cm . Lấy g = 10 m/s2 . Lực đàn hồi cực đại tác dụng lên giá treo có giá trị là A. Fmax = 1,5 N. B. Fmax = 1 N. C. Fmax =0,5 N. D. Fmax = 2 N. Câu 11: Con lắc lò xo treo vào giá cố định, khối lượng vật nặng là m = 100 (g). Con lắc dao động điều hoà theo phương trình x = cos(10t) cm . Lấy g = 10 m/s2 . Lực đàn hồi cực tiểu tác dụng lên giá treo có giá trị là A. Fmin = 1,5 N. B. Fmin = 0 N. C. Fmin = 0,5 N. D. Fmin = 1 N. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 48 -
  • 49.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Câu 12: Con lắc lò xo treo thẳng đứng. Lò xo có độ cứng k = 80N/m, quả nặng có khối lượng m = 320 (g). Người ta kích thích để cho quả nặng dao động điều hoà theo phương thẳng đứng xung quanh vị trí cân bằng với biên độ A = 6 cm. Lấy g = 10 m/s2 . Lực đàn hồi lớn nhất và nhỏ nhất của lò xo trong quá trình quả nặng dao động là A. Fmax = 80 N, Fmin = 16 N. B. Fmax = 8 N, Fmin = 0 N. C. Fmax = 8 N, Fmin = 1,6 N. D. Fmax = 800 N, Fmin = 160 N. Câu 13: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng, đầu trên cố định, đầu dưới treo một vật có khối lượng m = 100 g. Kéo vật xuống dưới vị trí cân bằng theo phương thẳng đứng rồi buông nhẹ. Vật dao động theo phương trình x = 5cos(4πt) cm. Chọn gốc thời gian là lúc buông vật, lấy g = 10 m/s2 . Lực dùng để kéo vật trước khi vật dao động có độ lớn A. F = 1,6 N. B. F = 6,4 N. C. F = 0,8 N. D. F = 3,2 N. Câu 14: Một vật khối lượng m = 1 kg dao động điều hòa với phương trình x = 10cos(πt – π/2) cm. Lấy π2 = 10. Lực kéo về tác dụng lên vật vào thời điểm t = 0,5 (s) là A. F = 2 N B. F = 1 N C. F = 0,5 N D. F = 0 N Câu 15: Một con lắc lò xo dao động điều hoà theo phương thẳng đứng, lò xo có khối lượng không đáng kể và có độ cứng k = 40 N/m, vật nặng có khối lượng m = 200 (g). Kéo vật từ vị trí cân bằng hướng xuống dưới một đoạn 5 cm rồi buông nhẹ cho vật dao động. Lấy g = 10 m/s2 . Giá trị cực đại, cực tiểu của lực đàn hồi nhận giá trị nào sau đây? A. Fmax = 4 N; Fmin = 2 N. B. Fmax = 4 N; Fmin = 0 N. C. Fmax = 2 N; Fmin = 0 N. D. Fmax = 2 N; Fmin = 1,2 N. Câu 16: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng, đầu trên cố định, đầu dưới treo vật m = 100 (g). Kéo vật xuống dưới vị trí cân bằng theo phương thẳng đứng một đoạn rồi buông nhẹ. Vật dao động với phương trình x = 5cos(4πt) cm. Chọn gốc thời gian là lúc buông vật, lấy g = π2 = 10 m/s2 . Lực dùng để kéo vật trước khi dao động có cường độ A. F = 0,8 N B. F = 1,6 N C. F = 3,2 N D. F = 6,4 N Câu 17: Một lò xo treo thẳng đứng, đầu trên cố định, đầu dưới có vật m = 100 (g), độ cứng k = 25 N/m, lấy g = π2 = 10 m/s2 . Chọn trục Ox thẳng đứng, chiều dương hướng xuống. Vật dao động với phương trình x = 4cos(5πt + π/3) cm. Lực hồi phục ở thời điểm lò xo bị dãn 2 cm có cường độ A. Fhp = 1 N. B. Fhp = 0,5 N. C. Fhp = 0,25 N. D. Fhp = 0,1 N. Câu 18: Một con lắc lò xo gồm vật nặng khối lượng m = 100 (g) và lò xo có độ cứng k = 40 N/m treo thẳng đứng. Cho con lắc dao động với biên độ A = 3 cm. Lấy g = 10 m/s2 . Lực cực đại tác dụng vào điểm treo là A. Fmax = 2,2 N. B. Fmax = 0,2 N C. Fmax = 0,1 N. D. Fmax = 2 N. Câu 19: Một con lắc lò xo gồm vật nặng khối lượng 100 (g) và lò xo có độ cứng 40 N/m treo thẳng đứng. Vật dao động điều hòa với biên độ A = 2 cm. Lấy g = 10 m/s2 . Lực cực tiểu tác dụng vào điểm treo là: A. Fmin = 1 N. B. Fmin = 0,2 N. C. Fmin = 0 N. D. Fmin = 1,2 N. Câu 20: Một con lắc lò xo gồm vật nặng khối lượng 100 (g) và lò xo có độ cứng 40 N/m treo thẳng đứng. Vật dao động điều hòa với biên độ 2,5 cm. Lấy g = 10 m/s2 . Lực cực tiểu tác dụng vào điểm treo là: A. Fmin = 1 N. B. Fmin = 0,5 N. C. Fmin = 0 N. D. Fmin = 0,75 N. Câu 21: Một lò xo độ cứng k, treo thẳng đứng, chiều dài tự nhiên ℓ0 = 20 cm. Khi cân bằng chiều dài lò xo là 22 cm. Kích thích cho quả cầu dao động điều hòa với phương trình x = 2sin(10t) cm . Lấy g = 10 m/s2 . Trong quá trình dao động, lực cực đại tác dụng vào điểm treo có cường độ 2 N. Khối lượng quả cầu là A. m = 0,4 kg. B. m = 0,1 kg. C. m = 0,2 kg. D. m = 10 (g). Câu 22: Con lắc lò xo treo thẳng đứng, dao động điều hòa với phương trình x = 2cos(20t) cm. Chiều dài tự nhiên của lò xo là ℓo = 30 cm, lấy g = 10 m/s2 . Chiều dài nhỏ nhất và lớn nhất của lò xo trong quá trình dao động là Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 49 -
  • 50.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng A. ℓmax = 28,5 cm và ℓmin = 33 cm B. ℓmax = 31 cm và ℓmin =36 cm C. ℓmax = 30,5 cm và ℓmin = 34,5 cm D. ℓmax = 32 cm và ℓmin =34 cm Câu 23: Một lò xo chiều dài tự nhiên ℓo = 40 cm treo thẳng đứng, đầu dưới có 1 vật khối lượng m. Khi cân bằng lò xo dãn 10 cm. Chọn trục Ox thẳng đứng, chiều dương hướng xuống, gốc tọa độ tại vị trí cân bằng. Kích thích cho quả cầu dao động điều hòa với phương trình x = 2sin(ωt + π/2) cm. Chiều dài lò xo khi quả cầu dao động được nửa chu kỳ kể từ lúc bắt đầu dao động là A. ℓ = 50 cm. B. ℓ = 40 cm. C. ℓ = 42 cm. D. ℓ = 48 cm. Câu 24: Một lò xo khối lượng không đáng kể, chiều dài tự nhiên ℓo = 125 cm treo thẳng đứng, đầu dưới có quả cầu m. Chọn gốc tọa độ ở vị trí cân bằng, trục Ox thẳng đứng, chiều dương hướng xuống. Vật dao động với phương trình x = 10sin(2πt – π/6) cm. Lấy g = 10 m/s2 . Chiều dài lò xo ở thời điểm to = 0 là A. ℓ = 150 cm. B. ℓ = 145 cm. C. ℓ = 135 cm. D. ℓ = 115 cm. Câu 25: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng và dao động điều hòa với tần số f = 4,5 Hz. Trong quá trình dao động chiều dài lò xo biến thiên từ 40 cm đến 56 cm. Lấy g = 10 m/s2 . Chiều dài tự nhiên của nó là A. ℓo = 48 cm. B. ℓo = 46,8 cm. C. ℓo = 42 cm. D. ℓo = 40 cm. Câu 26: Một lò xo chiều dài tự nhiên ℓo = 40 cm treo thẳng đứng, đầu dưới có một vật khối lượng m. Khi vật ở vị trí cân bằng thì lò xo dãn ra 10 cm. Chọn trục Ox thẳng đứng, chiều dương hướng xuống, gốc tọa độ tại vị trí cân bằng. Kích thích cho quả cầu dao động với phương trình x = 2cos(ωt) cm. Chiều dài của lò xo khi quả cầu dao động được nửa chu kỳ kể từ lúc bắt đầu dao động là A. ℓ = 50 cm. B. ℓ = 40 cm. C. ℓ = 42 cm. D. ℓ = 48 cm. Câu 27: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng. Tại VTCB lò xo giãn ℓo = 5 cm. Kích thích cho vật dao động điều hoà. Trong quá trình dao động lực đàn hồi cực đại gấp 4 lần lực đàn hồi cực tiểu của lò xo. Biên độ dao động là: A. A = 2 cm B. A = 3 cm C. A = 2,5 cm D. A = 4 cm Câu 28: Một con lắc lò xo gồm vật khối lượng m = 1 kg gắn với lò xo độ cứng k = 100 N/m có thể dao động trên mặt phẳng nằm ngang không ma sát. Kéo vật dịch khỏi vị trí cân bằng một đoạn 10 cm theo phương trục lò xo và truyền cho vật tốc độ v = 1 m/s hướng về vị trí cân bằng. Vật sẽ dao động với biên độ A. A = 15 cm. B. A = 10 cm. C. A = 14,14 cm. D. A = 16 cm. Câu 29: Một con lắc lò xo có k = 100 N/m, quả nặng có khối lượng m = 1 kg. Vật dao động điều hòa với biên độ dao động A = 10 cm. Khi đi vật có tốc độ v = 80 cm/s thì nó cách VTCB một đoạn là A. 10 cm. B. 5 cm C. 4 cm D. 6 cm Câu 30: Một con lắc lò xo có k = 20 N/m và m = 0,2 kg dao động điều hòa. Tại thời điểm t, vận tốc và gia tốc của viên bi lần lượt là 20 cm/s và 2 (m/s2 ). Biên độ dao động của vật là A. 4 cm. B. 16 cm. C. 4 cm D. 10 cm Câu 31: Một vật m = 1,6 kg dao động điều hòa với phương trình x = 4sin(ωt) cm. Lấy gốc tọa độ tại vị trí cân bằng. Trong khoảng thời gian π/30 (s) đầu tiên kể từ thời điểm to = 0, vật đi được 2 cm. Độ cứng của lò xo là A. k = 30 N/m B. k = 40 N/m C. k = 50 N/m D. k = 6 N/m Câu 32: Một con lắc lò xo dao động điều hòa theo thẳng đứng với biên độ A = 10 cm. Tỉ số giữa lực cực đại và cực tiểu tác dụng vào điểm treo trong quá trình dao động là 7/3. Lấy g = π2 = 10 m/s2 . Tần số dao động là A. f = 1 Hz. B. f = 0,5 Hz. B. f = 0,25 Hz. D. f = 0,75 Hz. Câu 33: Một con lắc lò xo dao động điều hòa theo thẳng đứng với biên độ A = 10 cm. Tỉ số giữa lực cực đại và cực tiểu tác dụng vào điểm treo trong quá trình dao động là 7/3. Lấy g = π2 = 10 m/s2 . Độ biến dạng của lò xo tại VTCB là ∆ℓ0 A. ∆ℓ0 = 2,5 cm. B. ∆ℓ0 = 25 cm. B. ∆ℓ0 = 5 cm. D. ∆ℓ0 = 4 cm. Bài toán lò xo dãn, nén: Câu 34: Con lắc lò xo treo thẳng đứng, tại vị trí cân bằng lò xo dãn ∆ℓo. Kích thích để quả nặng dao Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 50 -
  • 51.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng động điều hoà theo phương thẳng đứng với chu kỳ T. Thời gian lò xo bị giãn trong một chu kỳ là 2T/3. Biên độ dao động của vật là: A. 0 2 3 lA ∆= B. 02 lA ∆= C. A = 2∆ℓo D. A = 1,5∆ℓo Câu 35: Con lắc lò xo treo thẳng đứng, tại vị trí cân bằng lò xo dãn ∆ℓo. Kích thích để quả nặng dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với chu kỳ T. Khoảng thời gian lò xo bị nén trong một chu kỳ là T/4. Biên độ dao động của vật là: A. 0 2 3 lA ∆= B. 02 lA ∆= C. A = 2∆ℓo D. A = 1,5∆ℓo Câu 36: Con lắc lò xo treo thẳng đứng, tại vị trí cân bằng lò xo dãn ∆ℓ0. Kích thích để quả nặng dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với chu kỳ T. Thời gian lò xo bị nén trong một chu kỳ là T/3. Biên độ dao động của vật là: A. 0 2 3 lA ∆= B. 02 lA ∆= C. A = 2∆ℓo D. A = 1,5∆ℓo Câu 37: Một con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương thẳng đứng với chu kỳ T. Xét trong một chu kỳ dao động thì thời gian độ lớn gia tốc a của vật nhỏ hơn gia tốc rơi tự do g là T/3. Biên độ dao động A của vật nặng tính theo độ dãn ∆ℓo của lò xo khi vật nặng ở VTCB là A. A = 2∆ℓo B. A = ∆ℓo/2 C. A = ℓo D. A = ℓo Câu 38: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng, đầu dưới có vật m. Chọn gốc tọa độ ở vị trí cân bằng, trục Ox thẳng đứng, chiều dương hướng lên. Kích thích quả cầu dao động với phương trình x = 5cos(20t + π) cm. Lấy g = 10 m/s2 . Khoảng thời gian vật đi từ lúc to = 0 đến vị trí lò xo không biến dạng lần thứ nhất là A. ∆t = π/30 (s). B. ∆t = π/15 (s). C. ∆t = π/10 (s). D. ∆t = π/5 (s). Câu 39: Một con lắc lò xo thẳng đứng, khi treo vật lò xo giãn 4 cm. Kích thích cho vật dao động theo phương thẳng đứng với biên độ 8 cm, trong một chu kỳ dao động T khoảng thời gian lò xo bị nén là A. ∆t = T/4. B. ∆t = T/2. C. ∆t = T/6. D. ∆t = T/3. Câu 40: Con lắc lò xo dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với phương trình x = 5cos(20t + π/3) cm. Lấy g = 10m/s2 . Khoảng thời gian lò xo bị giãn trong một chu kỳ là A. ∆t = π/15 (s). B. ∆t = π/30 (s). C. t = π/24 (s). D. t = π/12 (s). Câu 41: Con lắc lò xo treo thẳng đứng, độ cứng k = 80 N/m, vật nặng khối lượng m = 200 (g) dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với biên độ A = 5 cm, lấy g = 10 m/s2 . Trong một chu kỳ T, khoảng thời gian lò xo nén là A. ∆t = π/15 (s). B. ∆t = π/30 (s). C. ∆t = π/24 (s). D. ∆t = π/12 (s). Câu 42: Một lò xo treo thẳng đứng, đầu trên cố định, đầu dưới có vật m = 100 (g), độ cứng k = 25 N/m, lấy g = π2 = 10 m/s2 . Chọn trục Ox thẳng đứng, chiều dương hướng xuống. Vật dao động với phương trình x = 4cos(5πt + π/3) cm. Thời điểm lúc vật qua vị trí lò xo bị dãn 2 cm lần đầu tiên là A. ∆t = 1/30 (s). B. ∆t = 1/25 (s) C. ∆t = 1/15 (s). D. ∆t = 1/5 (s). Câu 43: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng. Kích thích cho con lắc dao động điều hòa theo phương thẳng đứng. Chu kỳ và biên độ dao động của con lắc lần lượt là 0,4 (s) và 8 cm. Chọn trục x x thẳng đứng chiều dương hướng xuống, gốc toạ độ tại vị trí cân bằng, gốc thời gian t = 0 khi vật qua vị trí cân bằng theo chiều dương. Lấy gia tốc rơi tự do g = 10 m/s2 và π2 = 10. Thời gian ngắn nhất kể từ khi t = 0 đến khi lực đàn hồi của lò xo có độ lớn cực tiểu là A. tmin = 7/30 (s). B. tmin = 3/10 (s). C. tmin = 4 /15 (s). D. tmin = 1/30 (s). Câu 44: Một con lắc lò xo thẳng đứng gồm vật nặng có khối lượng 100 (g) và một lò xo nhẹ có độ cứng k = 100 N/m. Kéo vật xuống dưới theo phương thẳng đứng đến vị trí lò xo dãn 4 cm rồi truyền cho nó một vận tốc 40π (cm/s) theo phương thẳng đứng từ dưới lên. Coi vật dao động điều hoà theo phương thẳng đứng. Thời gian ngắn nhất để vật chuyển động từ vị trí thấp nhất đến vị trí lò xo bị nén 1,5 cm là A. tmin = 0,2 (s). B. tmin = 1/15 (s). C. tmin = 1/10 (s). D. tmin = 1/20 (s). Câu 45: Một lò xo có độ cứng k = 80 N/m, một đầu gắn vào giá cố định, đầu còn lại gắn với một quả cầu nhỏ có khối lượng m = 800 (g). Người ta kích thích bi dao động điều hoà bằng cách kéo quả cầu Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 51 -
  • 52.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng xuống dưới vị trí cân bằng theo phương thẳng đứng đến vị trí cách vị trí cân bằng 10 cm rồi thả nhẹ. Khoảng thời gian quả cầu đi từ vị trí thấp nhất đến vị trí mà tại đó lò xo không biến dạng là (lấy g = 10m/s2 ) A. t = 0,1π (s). B. t = 0,2π (s). C. t = 0,2 (s). D. t = 0,1 (s). Cắt ghép lò xo, tăng giảm khối lượng: Câu 46: Một lò xo có độ cứng k = 96 N/m, lần lượt treo hai quả cầu khối lượng m1, m2 vào lò xo và kích thích cho chúng dao động thì thấy trong cùng một khoảng thời gian m1 thực hiện được 10 dao động, m2 thực hiện được 5 dao động. Nếu treo cả hai quả cầu vào lò xo thì chu kỳ dao động của hệ là T = π/2 (s). Giá trị của m1, m2 lần lượt là A. m1 = 1 kg; m2 = 4 kg. B. m1 = 4,8 kg; m2 = 1,2 kg. C. m1 = 1,2 kg; m2 = 4,8 kg. D. m1 = 2 kg; m2 = 3 kg. Câu 47: Một lò xo có độ cứng k = 80 N/m. Trong cùng khoảng thời gian như nhau, nếu treo quả cầu khối lượng m1 thì nó thực hiện 10 dao động, thay bằng quả cầu khối lượng m2 thì số dao động giảm phân nửa. Khi treo cả m1 và m2 thì tần số dao động là f = 2/π (Hz). Giá trị của m1 và m2 là A. m1 = 4 kg; m2 = 1 kg. B. m1 = 1 kg; m2 = 4 kg. C. m1 = 2 kg; m2 = 8 kg. D. m1 = 8 kg; m2 = 2 kg. Câu 48: Một lò xo khối lượng không đáng kể, treo vào một điểm cố định, có chiều dài tự nhiên ℓ0. Khi treo vật có khối lượng m1 = 0,1 kg thì lò xo dài ℓ1 = 31 cm. Treo thêm một vật có khối lượng m2 = 100 (g) thì độ dài mới của lò xo là ℓ2 = 32 cm. Độ cứng k và ℓo là A. k = 100 N/m và ℓo = 30 cm. B. k = 100 N/m và ℓo = 29 cm. C. k = 50 N/m và ℓo = 30 cm. D. k = 150 N/m và ℓo = 29 cm. Câu 49: Một vật khối lượng m = 2 kg khi mắc vào hai lò xo độ cứng k1 và k2 ghép song song thì dao động với chu kỳ T = 2π/3 (s). Nếu đem nó mắc vào 2 lò xo nói trên ghép nối tiếp thì chu kỳ lúc này là T’ = . Độ cứng k1 và k2 có giá trị là A. k1 = 12 N/m; k2 = 6 N/m. B. k1 = 18 N/m; k2 = 5 N/m. C. k1 = 6 N/m; k2 = 2 N/m. D. k1 = 18 N/m; k2 = 6 N/m. Câu 50:Một vật nặng khi treo vào một lò xo có độ cứng k1 thì nó dao động với tần số f1, khi treo vào lò xo có độ cứng k2 thì nó dao động với tần số f2. Dùng hai lò xo trên mắc song song với nhau rồi treo vật nặng vào thì vật sẽ dao động với tần số bao nhiêu? A. 2 2 2 1 fff += B. 21 21 ff ff f + = C. 2 2 2 1 fff −= D. 21 21 . ff ff f = Câu 51: Một lò xo khối lượng không đáng kể, có chiều dài tự nhiên ℓo, độ cứng k treo vào một điểm cố định. Nếu treo vật m1 = 500 (g) thì nó dài thêm 2 cm. Thay bằng vật m2 = 100 (g) thì nó dài 20,4 cm. Lấy g = 10 m/s2 , giá trị của ℓo và k là A. ℓo = 20 cm; k = 200 N/m. B. ℓo = 20 cm; k = 250 N/m. C. ℓo = 25 cm; k = 150 N/m. D. ℓo = 15 cm; k = 250 N/m. Câu 52: Hai lò xo có cùng chiều dài tự nhiên. Khi treo vật m = 200 (g) bằng lò xo k1 thì nó dao động với chu kỳ T1 = 0,3 (s). Thay bằng lò xo k2 thì chu kỳ là T2 = 0,4 (s). Mắc hai lò xo nối tiếp và muốn chu kỳ mới bây giờ là trung bình cộng của T1 và T2 thì phải treo vào phía dưới một vật khối lượng m bằng A. 100 (g). B. 98 (g). C. 96 (g). D. 400 (g). Câu 53: Hai lò xo có cùng chiều dài tự nhiên. Khi treo vật m = 200 (g) bằng lò xo k1 thì nó dao động với chu kỳ T1 = 0,3 (s). Thay bằng lò xo k2 thì chu kỳ là T2 = 0,4 (s). Nối hai lò xo với nhau bằng cả hai đầu để được một lò xo có cùng độ dài rồi treo vật m vào phía dưới thì chu kỳ dao động là A. T = 0,24 (s). B. T = 0,5 (s). C. T = 0,35 (s). D. T = 0,7 (s). Câu 54: Cho hai lò xo giống nhau có cùng độ cứng k = 10 N/m. Ghép hai lò xo song song nhau rồi treo vật nặng có khối lượng m = 200 (g). Lấy π2 = 10. Chu kì dao động của hệ lò xo là A. 2 (s). B. 1 (s). C. π/5 (s). D. 2/π (s). Câu 55: Cho hai lò xo giống nhau có cùng độ cứng k = 30 N/m. Ghép hai lò xo nối tiếp nhau rồi treo Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 52 -
  • 53.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng vật nặng có khối lượng m = 150 (g). Lấy π2 = 10. Chu kì dao động của hệ lò xo là A. 2/π (s). B. π/5 (s). C. 2π (s). D. 4π (s). Câu 56: Một lò xo có độ dài tự nhiên ℓo, độ cứng ko = 40 N/m, được cắt thành 2 đoạn có chiều dài tự nhiên ℓ1 = 5 0l và ℓ2 = 5 4 0l . Giữa hai lò xo được mắc một vật nặng có khối lượng m = 100 (g). Hai đầu còn lại của chúng gắn vào hai điểm cố định. Chu kì dao động điều hoà của hệ là A. (s). B. 0,2 (s). C. 2 (s). D. 4 (s). Câu 57: Một lò xo độ cứng k. Cắt lò xo làm 2 nửa đều nhau. Độ cứng của hai lò xo mới là A. 1k. B. 1,5k. C. 2k. D. 3k. Câu 58: Hai lò xo cùng chiều dài, độ cứng khác nhau k1, k2 ghép song song. Khối lượng của vật được treo ở vị trí thích hợp để các sức căng luôn thẳng đứng. Độ cứng của lò xo tương đương là A. 2k1 + k2. B. k1/k2. C. k1 + k2. D. k1.k2. BÀI GIẢNG MỞ ĐẦU VỀ CON LẮC ĐƠN DẠNG 1: CHU KỲ, TẦN SỐ CỦA CON LẮC ĐƠN Tần số góc dao động của con lắc ω = l g  ℓ = 2 ω g Từ đó, chu kỳ và tần số dao động của con lắc là        === == l g T f g l T ππ ω π ω π 2 1 2 1 2 2 Trong cùng một khoảng thời gian ∆t mà con lắc thực hiện được N1 dao động, khi tăng hoặc giảm chiều dài con lắc một đoạn ∆ℓ thì con lắc thực hiện được N2 dao động. Khi đó ta có hệ thức        ∆±= = ==∆ lll l l T T TNTNt 12 1 2 1 2 2211 ⇔      ∆±= = lll N N l l 12 2 1 1 2       ∆±=       = lll N N l l 12 2 2 1 1 2 Từ đó ta có thể tính được chiều dài con lắc ban đầu và sau khi tăng giảm độ dài. Cũng tương tự như con lắc lò xo, với con lắc đơn ta cũng có hệ thức liên hệ giữa li độ, biên độ, tốc độ và tần số góc như sau: 1 22 =      +      A v A x ω ⇔ A = 2 2 2 ω v x + = 2 2 2 ).( ω α v l + trong đó, x = ℓ.α là hệ thức liên hệ giữa độ dài cung và bán kính cung. Ví dụ 1. Một con lắc đơn dao động điều hòa tại nơi có gia tốc g = 9,86 (m/s2 ). Trong 1 phút 30 giây con lắc thực hiện được 90 dao động toàn phần. a) Tính tần số dao động của con lắc. b) Tính chiều dài của con lắc đơn. Hướng dẫn giải: a) Trong 90 giây, con lắc thực hiện 90 dao động toàn phần T = 90/90 = 1 (s). Tần số dao động của con lắc f = 1/T = 1 (Hz) b) Chiều dài của con lắc ℓ = 0,25 m. Ví dụ 2. Một con lắc đơn có độ dài ℓ1 dao động với chu kỳ T1 = 0,8 (s). Một con lắc đơn khác có độ dài ℓ2 dao động với chu kỳ T1 = 0,6 (s). a) Chu kỳ của con lắc đơn có độ dài ℓ1 + ℓ2 là bao nhiêu? b) Chu kỳ của con lắc đơn có độ dài ℓ1 – ℓ2 là bao nhiêu? Hướng dẫn giải: Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 53 -
  • 54.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng a) Chu kỳ của con lắc đơn có độ dài ℓ=ℓ1 + ℓ2: g l g l g ll g l T 221221222 4444 ππππ += + == = 2 2 2 1 TT +  T = 2 2 2 1 TT + = 22 6,08,0 + =1 s b) Chu kì con lắc đơn có độ dài ℓ’ = ℓ1 – ℓ2 : g l g l g ll g l T 221221222 444 ' 4 ππππ −= − == = 2 2 2 1 TT −  T = 2 2 2 1 TT − = 22 6,08,0 − ≈ 0,53 s Ví dụ 3. Một con lắc đơn chiều dài 99 (cm) có chu kì dao động 2 (s) tại A. a) Tính gia tốc trọng trường tại A. b) Đem con lắc đến B, ta thấy con lắc thực hiện 100 dao động mất 199 (s). Hỏi gia tốc trọng trường tại B tăng hay giảm bao nhiêu phần trăm so với gia tốc trọng trường tại A. c) Muốn con lắc dao động tại B với chu kì 2 (s) thì ta phải làm như thế nào? Hướng dẫn giải: a) Ta có TA = 2π Ag l  gA = 4 99,044 2 2 2 ππ = AT l = 9,76 (m/s2 ). b) Chu kì con lắc tại B: TB = = = 1,99 s Từ đó ta được gB = 2 2 2 2 99,1 99,044 ππ = BT l = 9,86 (m/s2 ).  = ∆ Ag g A AB g gg − = 0,01 Vậy gia tốc trọng trường tại B tăng 1% so với gia tốc trọng trường tại A. c) Chu kỳ tại B không đổi nên ta có TB’ = TA  A B AB g gl l g l g l . ' ' =⇔= = = 1 m Vậy cần tăng chiều dây thêm đoạn: ∆ℓ = ℓ’ - ℓ = 1 - 0,99 = 0,01 m = 1 cm Ví dụ 4. Trong cùng một khoảng thời gian con lắc có chiều dài ℓ1 thực hiện được 8 dao động, con lắc có chiều dài ℓ2 thực hiện được 10 dao động, biết hiệu chiều dài hai con lắc bằng 9 (cm). Tìm chiều dài mỗi con lắc? Hướng dẫn giải: Gọi chu kì con lắc có chiều dài ℓ1 là T1, chu kì con lắc có chiều dài ℓ2 là T2. Ta có ∆t = 8T1 = 10T2  T1/T2 = 5/4 ⇔ ℓ1/ℓ2 = 25/16 ℓ1 > ℓ2 Từ đó ta có hệ phương trình:    = = →    =− = cml cml ll ll 16 25 9 2516 2 1 21 21 Ví dụ 5. Trong cùng một khoảng thời gian, con lắc đơn dài ℓ1 thực hiện được 5 dao động bé, con lắc đơn dài ℓ2 thực hiện được 9 dao động bé. Hiệu chiều dài dây treo của hai con lắc là 112 (cm). Tính độ dài ℓ1 và ℓ2 của hai con lắc? Hướng dẫn giải: Gọi chu kì con lắc có chiều dài ℓ1 là T1, chu kì con lắc có chiều dài ℓ2 là T2. Ta có ∆t = 5T1 = 9T2  T1/T2 = 9/5 ⇔ ℓ1/ℓ2 = 81/25  ℓ1 > ℓ2 Ta có hệ phương trình    = = →    =− = cml cml ll ll 50 162 112 8125 2 1 21 21 Ví dụ 6. Hai con lắc đơn dao động trên cùng mặt phẳng có hiệu chiều dài là 14 (cm). Trong cùng một khoảng thời gian: khi con lắc 1 thực hiện được 15 dao động thì con lắc 2 thực hiện được 20 Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 54 -
  • 55.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng dao động. a) Tính chiều dài và chu kì của hai con lắc. Lấy g = 9,86 m/s2 b) Giả sử tại thời điểm t hai con lắc cùng qua vị trí cân bằng theo cùng chiều thì sau đó bao lâu cả hai con lắc cùng qua vị trí cân bằng theo cùng chiều như trên. Hướng dẫn giải: a) Ta có: ∆t = 15T1 = 20T2 ⇔ g l g l 21 2.42.3 ππ = ⇔ 9ℓ1 = 16ℓ2 ⇔ ℓ1= ℓ2 Mặt khác ta có: |ℓ1 - ℓ2| = 14     = = cml cml 18 32 2 1 Từ đó ta được T1= 86,9 32,0 22 1 ππ = g l = 1,13 s; T2= 86,9 18,0 22 2 ππ = g l = 0,85 s b) Gọi thời gian cả hai con lắc cùng qua vị trí cân bằng theo cùng chiều (còn gọi là khoảng thời gian giữa hai lần trùng phùng liên tiếp), ta có ∆t = N1T1 = N2T2 (với N1 và N2 số dao động con lắc 1 và 2 thực hiện trong thời gian ∆t). Mà T1= T2  N2= N1, tức là khi con lắc 1 thực hiện được 4 dao động thì con lắc 2 thực hiện được 3 dao động  ∆t = 4T1 = 4.1,13 = 4,52 s DẠNG 2: LẬP PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC ĐƠN Gọi phương trình dao động của con lắc đơn là x = Acos(ωt + φ) Ta cần xác định các đại lượng trong phương trình: - Tần số góc ω:          − = == = 22 2 2 xA v f T l g ω π π ω ω - Biên độ dao động A:          = += = 0 2 2 2 max .α ω ω lA v xA v A - Pha ban đầu φ: Tại t = 0,    −= = ϕω ϕ sin cos 0 0 Av Ax Chú ý: Cách viết trên là áp dụng cho li độ dài, sử dụng mỗi liên hệ giữa li độ dài và li độ góc ta có thể đưa phương trình dao động về theo li độ góc:    = = α α . . 0 lx lA  α = αocos(ωt + φ ) rad . Ví dụ 1. Một con lắc đơn dao động điều hoà ở nơi có gia tốc trọng trường là g = 10 (m/s2 ), cho π2 = 10, dây treo con lắc dài ℓ = 80 (cm), biên độ dao động là 8 (cm). Chọn gốc toạ độ là vị trí cân bằng, gốc thời gian là lúc con lắc qua vị trí cân bằng theo chiều dương. Viết phương trình dao động của con lắc. Hướng dẫn giải: Gọi phương trình dao động tổng quát là x = Acos(ωt + φ) cm Tần số góc ω = 2 5 8,0 10 π == l g rad/s Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 55 -
  • 56.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Chọn gốc thời gian (t = 0) là lúc con lắc đi qua vị trí cân bằng theo chiều dương nên ta có    > = 0 0 0 0 v x ⇔    >− = 0sin 0cos ϕω ϕ A A ⇔    < = 0sin 0cos ϕ ϕ  ϕ = - rad Vậy phương trình dao động của con lắc là x = 8cos( 2 5π t - ) cm Ví dụ 2. Một con lắc đơn dao động điều hòa có chiều dài ℓ = 20 (cm). Tại t = 0, từ vị trí cân bằng truyền cho con lắc một vận tốc ban đầu 14 (cm/s) theo chiều dương của trục tọa độ. Lấy g = 9,8 (m/s2 ), viết phương trình dao động của con lắc. Hướng dẫn giải: Tần số góc ω = 7 2,0 8,9 == l g rad/s Áp dụng hệ thức độc lập ta có 2 2 2 ω v xA += =2 cm Do t = 0 vật qua VTCB theo chiều dương nên ta có    > = 0 0 0 0 v x ⇔    >− = 0sin 0cos ϕω ϕ A A ⇔    < = 0sin 0cos ϕ ϕ  ϕ = - rad Vậy phương trình dao động của con lắc là x = 2cos(7t – π/2) cm. DẠNG 3: TỐC ĐỘ, LỰC CĂNG DÂY CỦA CON LẮC ĐƠN * Tốc độ của con lắc đơn được cho bởi công thức )cos(cos2 0αα−= glv      == =−= 0min 0 0max ;0 0)cos1(2 αα αα khiv khiglv Lực căng dây được cho bởi công thức τ = mg(3cosα - 2cosαo)     == =−= 00min 0 0max ;cos 0)cos23( ααατ αατ khima khimg Chú ý: Khi con lắc đơn dao động điều hòa (góc lệch nhỏ) thì ta có:     +−= −= 2 0 2 22 0 2 5,11( )( αατ αα ma glv Ví dụ 1. Một con lắc đơn gồm quả cầu nhỏ khối lượng 50 (g) treo vào một đầu dây mảnh dài 1 (m). Lấy g = 9,8 (m/s2 ), kéo con lắc ra khỏi vị trí cân bằng một góc αo = 600 rồi buông ra để con lắc chuyển động với vận tốc ban đầu bằng không. a) Tính vận tốc và lực căng dây tại vị trí biên và vị trí cân bằng. b) Tính vận tốc và lực căng dây tai vị trí có góc lệch α = 300 so với phương thẳng đứng. Hướng dẫn giải: a) Tính vận tốc, lực căng dây Tại vị trí cân bằng α = 0: * Vận tốc của vật: )60cos0(cos1.8,9.2)cos(cos2 00 0 −=−= ααglv ≈ 3,13 m/s. * Lực căng dây τ = mg(3cosα - 2cosαo) = 50.10–3 .9,8.(3cos00 – 2cos600 ) = 0,98 (N). Tại vị trí biên α = 600 : * Vận tốc của vật: )60cos60(cos1.8,9.2)cos(cos2 00 0 −=−= ααglv ≈ 0 m/s. * Lực căng dây T = mg(3cosα – 2cosαo) = 50.10–3 .9,8.(3cos600 – 2cos600 ) = 0,245 (N). b) Tại vị trí có góc lệch α = 300 so với phương thẳng đứng nên li độ α = 300 Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 56 -
  • 57.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng * Vận tốc của vật: )60cos30(cos1.8,9.2)cos(cos2 00 0 −=−= ααglv ≈ 2,68 m/s. * Lực căng dây T = mg(3cosα – 2cosαo) = 50.10–3 .9,8.(3cos300 – 2cos600 ) = 0,783 (N). Ví dụ 2. Một con lắc đơn gồm quả cầu có m = 20 (g) được treo vào dây dài ℓ = 2 (m). Lấy g = 10 (m/s2 ). Bỏ qua ma sát. Kéo con lắc lệch khỏi vị trí cân bằng αo = 600 rồi buông không vận tốc đầu. a) Tốc độ của con lắc khi qua vị trí cân bằng là bao nhiêu? b) Tốc độ của con lắc khi con lắc có góc lệch α = 450 so với phương thẳng đứng. c) Tính lực căng dây của dây treo khi con lắc qua vị trí cân bằng và khi con lắc đến biên. Hướng dẫn giải: a) Tốc độ con lắc khi qua vị trí cân bằng )60cos0(cos2.10.2)cos(cos2 00 0 −=−= ααglv = 2 m/s b) Tốc độ của con lắc khi α = 450 : )60cos45(cos2.10.2)cos(cos2 00 0 −=−= ααglv ≈ 2,88 m/s c) Lực căng dây của con lắc tại vị trí cân bằng và vị trí biên: Tại vị trí cân bằng : T = mg(3cosα – 2cosαo) = 20.10–3 .10.(3cos00 – 2cos600 ) = 0,4 (N). Tại vị trí biên: T = mg(3cosα – 2cosαo) = 20.10–3 .10.(3cos600 – 2cos600 ) = 0,1 (N). Ví dụ 3. Một con lắc đơn đang dao động điều hòa với biên độ góc αo, tại nơi có gia tốc trọng trường g, Biết lực căng dây cực đại bằng 1,02 lần lực căng dây cực tiểu, Tìm αo Hướng dẫn giải: Lực căng dây cực đại: τmax= mg(3 - 2cosα0) Lực căng dây cực tiểu: τmin = mgcosα0 Lực căng dây cực đại bằng 1,02 lần lực căng dây cực tiểu tức là τmax = 1,02τmin  mg(3 - 2cosαo) = 1,02mgcosαo ⇔ 3 - 2cosαo = 1,02cosαo  αo = 6,60 DẠNG 4: NĂNG LƯỢNG CỦA CON LẮC ĐƠN Công thức tính năng lượng đúng trong mọi trường hợp: + Động năng: Ed = mv2 + Thế năng : Et = mgℓ(1 - cosα) + Cơ năng: E = Ed + Et = mv2 +mgℓ(1 - cosα) Công thức tính năng lượng gần đúng (khi con lắc dao động điều hòa): + Động năng: Ed = mv2 = )( 2 1 22 0 αα −mgl + Thế năng : Et = mgℓ(1 - cosα) = mgℓα2 = mω2 s2 + Cơ năng: E = Ed + Et = )( 2 1 22 0 αα −mgl +mgℓα2 = 2 0 2 1 αmgl = 2 0 2 2 1 Smω Đơn vị tính : E, Eđ, Et là Jun, α, αo đơn vị rad, còn m đơn vị kg, ℓ có đơn vị mét. Ví dụ 1. Tính năng lượng dao động của con lắc đơn trong các trường hợp sau: a) khối lượng vật nặng là m = 200 (g), chiều dài dây treo ℓ = 0,5 (m). Khi con lắc dao động nó vạch ra cung dài coi như đoạn thẳng dài 4 (cm), lấy g = 10 (m/s2 ). b) khối lượng vật nặng là m = 1 (kg), chiều dài dây treo ℓ = 2 (m). Góc lệch cực đại của con lắc so với phương thẳng đứng là αo = 100 . c) khối lượng vật nặng là m = 200 (g), chiều dài dây treo ℓ = 50 (cm). Góc lệch cực đại của con lắc so với phương thẳng đứng là αo = 0,12 (rad). Hướng dẫn giải: a) Năng lượng dao động E = 5,0 04,0.10.2,0 2 1. 2 1 22 0 = l Smg = 6,4.10-3 (J) b) αo = 100 ≈ 0,175 rad, năng lượng của con lắc là E = 2 0 2 1 αmgl = .1.10.2.0,1752 = 0,30625 (J). c) E = 2 0 2 1 αmgl = .0,2.10.0,5.0,122 = 7,2.10-3 J Ví dụ 2. Khối lượng vật nặng là m = 200 (g), chiều dài dây treo ℓ = 0,8 (m). Kéo con lắc ra khỏi vị trí cân bằng góc αo so với phương thẳng đứng thì nó dao động điều hòa với năng lượng E = 3,2.10–4 (J). Tính biên độ dao động dài của con lắc, lấy g = 10 (m/s2 ). Hướng dẫn giải: Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 57 -
  • 58.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Áp dụng công thức E = 2 0 2 1 αmgl  8,0.10.2,0 10.2,232 4 0 − == mgl E α =0,02 rad Biên độ dao động dài của con lắc A = ℓ.αo = 0,8.0,02 = 0,016 m. Ví dụ 3. Một con lắc đơn treo một vật nặng có khối lượng 100 (g), chiều dài dây treo là 1 (m), treo tại nơi có g = 9,86 m/s2 . Bỏ qua mọi ma sát. Kéo con lắc lệch khỏi vị trí cân bằng góc αo rồi thả không vận tốc đầu. Biết con lắc dao động điều hòa với năng lượng E = 8.10-4 J. a) Lập phương trình dao động điều hòa của con lắc, chọn gốc thời gian lúc vật nặng có li độ cực đại dương. Lấy π2 = 10. b) Tính lực căng dây khi vật nặng qua vị trí cân bằng. Hướng dẫn giải: a) Phương trình dao động: s = Socos(ωt+ φ) với tần số góc ω = π== 86,9 l g rad Biên độ dao động So: E = 2 0 2 2 1 Smω  2 4 20 .1,0 10.8.22 πω − == m E S = 0,04 m = 4 cm Tại t = 0 ta có s = So ⇔ cosφ = 1 ⇒ φ = 0 . Vậy phương trình dao động của con lắc là s = 4cos(πt) cm. b) Ta có αo = l S0 = = 0,04 rad Lực căng dây: τ = 3mg(3cosα - 2cosα0)  τmax = 3.0,1.9,86 - 2.0,1.cos2,30 ≈ 2,76 (N) Ví dụ 4. Một con lắc đơn gồm vật nặng có khối lượng m = 200 (g), chiều dài dây ℓ = 0,25 (m) treo tại nơi có g = 10 m/s2 . Bỏ qua ma sát. a) Tính cơ năng của con lắc. b) Kéo con lắc lệch khỏi vị trí cân bằng góc αo = 900 rồi thả không vận tốc đầu. Tính vận tốc vật khi vật qua vị trí cân bằng và khi góc lệch dây treo là 600 . c) Tính góc lệch α khi động năng bằng 3 thế năng. Hướng dẫn giải: a) Chọn gốc thế năng ở vị trí cân bằng. Cơ năng: E = mgℓ(1 - cosαo) = 0,2.10.0,25.(1 - cos90 ) = 0,5 (J). b) Vận tốc vật khi qua VTCB là )90cos1(25,0.10.2)cos1(2 0 0 −±=−±= αglv = ± m/s Khi góc α = 600 ta có )0 2 1 (25,0.10.2)cos(cos2 0 −±=−±= ααglv = ± m/s c) Khi động năng bằng ba lần thế năng ta có Eđ = 3Et  Et = E ⇔ mgℓ(1 - cosα) = mgℓ(1 - cosα0) ⇒ cosα = 4 cos3 0α+ = 0,75  α = 41,40 TRẮC NGHIỆM MỞ ĐẦU VỀ CON LẮC ĐƠN Bài toán về chu kỳ, tần số của con lắc đơn Câu 1: Chu kỳ dao động của con lắc đơn phụ thuộc vào A. biên độ dao động và chiều dài dây treo B. chiều dài dây treo và gia tốc trọng trường nơi treo con lắc. C. gia tốc trọng trường và biên độ dao động. D. chiều dài dây treo, gia tốc trọng trường và biên độ dao động. Câu 2: Một con lắc đơn chiều dài ℓ dao động điều hoà tại nơi có gia tốc trọng trường với biên độ góc nhỏ. Chu kỳ dao động của nó là A. l g T π2= B. l g T = C. g l T π2 1 = D. g l T π2= Câu 3: Một con lắc đơn chiều dài ℓ dao động điều hoà tại nơi có gia tốc trọng trường g với biên độ góc nhỏ. Tần số của dao động là Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 58 -
  • 59.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng A. g l f π2 1 = B. l g f π2= C. l g f π2 1 = D. g l f π2= Câu 4: Tại nơi có gia tốc trọng trường g = 9,8 m/s2 , một con lắc đơn dao động điều hoà với chu kỳ T = 2π/7 (s). Chiều dài của con lắc đơn đó là A. ℓ = 2 mm B. ℓ = 2 cm C. ℓ = 20 cm D. ℓ = 2 m Câu 5: Tại 1 nơi, chu kỳ dao động điều hoà của con lắc đơn tỉ lệ thuận với A. gia tốc trọng trường. B. căn bậc hai gia tốc trọng trường. C. chiều dài con lắc. D. căn bậc hai chiều dài con lắc. Câu 6: Tại cùng một nơi, nếu chiều dài con lắc đơn tăng 4 lần thì chu kỳ dao động điều hoà của nó A. giảm 2 lần. B. giảm 4 lần. C. tăng 2 lần. D. tăng 4 lần. Câu 7: Tại nơi có gia tốc trọng trường g = 9,8 m/s2 , một con lắc đơn có chiều dài dây treo ℓ = 20 cm dao động điều hoà. Tần số góc dao động của con lắc là A. ω = 49 rad/s. B. ω = 7 rad/s. C. ω = 7π rad/s. D. ω = 14 rad/s. Câu 9: Một con lắc đơn gồm một dây treo dài 1,2 m, mang một vật nặng khối lượng m = 0,2 kg, dao động ở nơi có gia tốc trọng trường g = 10 m/s2 . Tính chu kỳ dao động của con lăc khi biên độ nhỏ? A. T = 0,7 (s). B. T = 1,5 (s). C. T = 2,2 (s). D. T = 2,5 (s). Câu 10: Một con lắc đơn gồm một sợi dây dài ℓ = 1 m, dao động tại nơi có gia tốc trọng trường g = π2 = 10 m/s2 . Chu kỳ dao động nhỏ của con lắc là A. T = 20 (s). B. T = 10 (s). C. T = 2 (s). D. T = 1 (s). Câu 11: Một con lắc đơn có chu kỳ T = 1 s khi dao động ở nơi có g = π2 m/s2 . Chiều dài con lắc là A. ℓ = 50 cm. B. ℓ = 25 cm. C. ℓ = 100 cm. D. ℓ = 60 cm. Câu 12: Con lắc đơn chiều dài ℓ = 1 m, thực hiện 10 dao động mất 20 (s), (lấy π = 3,14). Gia tốc trọng trường tại nơi thí nghiệm là A. g = 10 m/s2 B. g = 9,86 m/s2 C. g = 9,80 m/s2 D. g = 9,78 m/s2 Câu 13: Một con lắc đơn có chiều dài là ℓ = 1 m dao động tại nơi có gia tốc g = 10 m/s2 . Lấy π2 = 10, tần số dao động của con lắc là A. f = 0,5 Hz. B. f = 2 Hz. C. f = 0,4 Hz. D. f = 20 Hz. Câu 14: Khi chiều dài con lắc đơn tăng gấp 4 lần thì tần số dao động điều hòa của nó A. giảm 2 lần. B. tăng 2 lần. C. tăng 4 lần. D. giảm 4 lần. Câu 15: Tại cùng một nơi, nếu chiều dài con lắc đơn tăng 4 lần thì tần số dao động điều hoà của nó A. giảm 2 lần B. giảm 4 lần. C. tăng 2 lần. D. tăng 4 lần. Câu 16: Tại cùng một nơi, nếu chiều dài con lắc đơn giảm 4 lần thì tần số dao động điều hoà của nó A. giảm 2 lần. B. giảm 4 lần. C. tăng 2 lần. D. tăng 4 lần. Câu 17: Một con lắc đơn có chiều dài dây treo ℓ, dao động điều hòa tại nơi có gia tốc trọng trường g. Khi tăng chiều dài dây treo thêm 21% thì chu kỳ dao động của con lắc sẽ A. tăng 11%. B. giảm 21%. C. tăng 10%. D. giảm 11%. Câu 18: Một con lắc đơn có chiều dài dây treo ℓ, dao động điều hòa tại nơi có gia tốc trọng trường g. Khi tăng chiều dài dây treo thêm 21% thì tần số dao động của con lắc sẽ A. tăng 11%. B. giảm 11%. C. giảm 21%. D. giảm 10%. Câu 19: Một con lắc đơn dao động điều hòa tại một nơi cố định. Nếu giảm chiều dài con lắc đi 19% thì chu kỳ dao động của con lắc khi đó sẽ A. tăng 19%. B. giảm 10%. C. tăng 10%. D. giảm 19%. Câu 20: Một con lắc đơn dao động điều hòa tại một nơi cố định. Nếu giảm chiều dài con lắc đi 36% thì chu kỳ dao động của con lắc khi đó sẽ A. giảm 20%. B. giảm 6%. C. giảm 8% D. giảm 10%. Câu 21: Một con lắc đơn dao động điều hòa tại một địa điểm A. Nếu đem con lắc đến địa điểm B, biết rằng chiều dài con lắc không đổi còn gia tốc trọng trường tại B bằng 81% gia tốc trọng trường tại A. So với tần số dao động của con lắc tại A, tần số dao động của con lắc tại B sẽ Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 59 -
  • 60.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng A. tăng 10%. B. giảm 9%. C. tăng 9%. D. giảm 10%. Câu 22: Con lắc đơn có chiều dài ℓ1 dao động với chu kỳ T1, con lắc đơn có chiều dài ℓ2 thì dao động với chu kỳ T2. Khi con lắc đơn có chiều dài ℓ2 + ℓ1 sẽ dao động với chu kỳ là A. T = T2 – T1. B. T2 = 2 2 2 1 TT + C. T2 = 2 2 2 1 TT − D. T2 = 2 2 2 1 2 2 2 1 . TT TT + Câu 23: Con lắc đơn có chiều dài ℓ1 dao động với chu kỳ T1, con lắc đơn có chiều dài ℓ2 > ℓ1 thì dao động với chu kỳ T2. Khi con lắc đơn có chiều dài ℓ2 – ℓ1 sẽ dao động với chu kỳ là A. T = T2 – T1. B. T2 = 2 2 2 1 TT + C. T2 = 2 2 2 1 TT − D. T2 = 2 2 2 1 2 2 2 1 . TT TT − Câu 24: Con lắc đơn có chiều dài ℓ1 dao động với chu kỳ T1 = 3 (s), con lắc đơn có chiểu dài ℓ2 dao động với chu kỳ T2 = 4 (s). Khi con lắc đơn có chiều dài ℓ = ℓ2 + ℓ1 sẽ dao động với chu kỳ là A. T = 7 (s). B. T = 12 (s). C. T = 5 (s). D. T = 4/3 (s). Câu 25: Con lắc đơn có chiều dài ℓ1 dao động với chu kỳ T1 = 10 (s), con lắc đơn có chiểu dài ℓ2 dao động với chu kỳ T2 = 8 (s). Khi con lắc đơn có chiều dài ℓ = ℓ1 – ℓ2 sẽ dao động với chu kỳ là A. T = 18 (s). B. T = 2 (s). C. T = 5/4 (s). D. T = 6 (s). Câu 26: Một con lắc đơn có độ dài ℓ =120 cm. Người ta thay đổi độ dài của nó sao cho chu kỳ dao động mới chỉ bằng 90% chu kỳ dao động ban đầu. Độ dài ℓ mới của con lắc là A. ℓ = 148,148 cm B. ℓ = 133,33 cm C. ℓ = 108 cm D. ℓ = 97,2 cm Câu 27: Một con lắc đơn có khối lượng vật nặng là m dao động điều hòa với tần số f. Nếu tăng khối lượng vật nặng thành 2m thì khi đó tần số dao động của con lắc là A. f B. f C. 2f D. 2 f Câu 28: Tại một nơi, chu kỳ dao động điều hoà của một con lắc đơn là T = 2 (s). Sau khi tăng chiều dài của con lắc thêm 21 cm thì chu kỳ dao động điều hoà của nó là 2,2 (s). Chiều dài ban đầu của con lắc là A. ℓ = 101 cm. B. ℓ = 99 cm. C. ℓ = 98 cm. D. ℓ = 100 cm. Câu 29: Con lắc đơn có chiều dài 64 cm, dao động ở nơi có g = π2 m/s2 . Chu kỳ và tần số của nó là: A. T = 0,2 (s); f = 0,5 Hz. B. T = 1,6 (s); f = 1 Hz. C. T = 1,5 (s); f = 0,625 Hz. D. T = 1,6 (s); f = 0,625 Hz. Câu 30: Hai con lắc đơn dao động có chiều dài tương ứng ℓ1 = 10 cm, ℓ2 chưa biết dao động điều hòa tại cùng một nơi. Trong cùng một khoảng thời gian, con lắc thứ 1 thực hiện được 20 dao động thì con lắc thứ 2 thực hiện 10 dao động. Chiều dài con lắc thứ hai là A. ℓ2 = 20 cm. B. ℓ2 = 40 cm. C. ℓ2 = 30 cm. D. ℓ2 = 80 cm. Câu 31: Một con lắc đơn có chiều dài ℓ = 80 cm dao động điều hòa, trong khoảng thời gian t nó thực hiện được 10 dao động. Giảm chiều dài con lắc 60 cm thì cũng trong khoảng thời gian t trên nó thực hiện được bao nhiêu dao động? (Coi gia tôc trọng trường là không thay đổi) A. 40 dao động. B. 20 dao động. C. 80 dao động. D. 5 dao động. Câu 32: Một con lắc đơn có độ dài bằng ℓ. Trong khoảng thời gian ∆t nó thực hiện 12 dao động. Khi giảm độ dài của nó bớt 32 cm, trong cùng khoảng thời gian ∆t như trên, con lắc thực hiện 20 dao động. Cho biết g = 9,8 m/s2 . Tính độ dài ban đầu của con lắc. A. ℓ = 60 cm. B. ℓ = 50 cm. C. ℓ = 40 cm. D. ℓ = 25 cm. Câu 33: Tại một nơi có hai con lắc đơn đang dao động với các biên độ nhỏ. Trong cùng một khoảng thời gian, người ta thấy con lắc thứ nhất thực hiện được 4 dao động, con lắc thứ 2 thực hiện được 5 dao động. Tổng chiều dài của hai con lắc là 164 cm. Chiều dài của mỗi con lắc lần lượt là: A. ℓ1 = 100 m; ℓ2 = 6,4 m. B. ℓ1 = 64 cm; ℓ2 = 100 cm. C. ℓ1 = 1 m; ℓ2 = 64 cm. D. ℓ1 = 6,4 cm; ℓ2 = 100 cm. Câu 34: Hai con lắc đơn có chiều dài ℓ1, ℓ2 dao động cùng một vị trí, hiệu chiều dài của chúng là 16 cm. Trong cùng một khoảng thời gian, con lắc thứ nhất thực hiện được 10 dao động, con lắc thứ hai thực hiện được 6 dao động. Khi đó chiều dài của mỗi con lắc là Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 60 -
  • 61.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng A. ℓ1 = 25 cm và ℓ2 = 9 cm. B. ℓ1 = 9 cm và ℓ2 = 25 cm. C. ℓ1 = 2,5 m và ℓ2 = 0,09 m. D. ℓ1 = 2,5 m và ℓ2 = 0,9 m Câu 35: Hai con lắc đơn dao động tại cùng một vị trí có hiệu chiều dài bằng 30 cm. Trong cùng một khoảng thời gian, con lắc thứ 1 thực hiện được 10 dao động thì con lắc thứ 2 thực hiện 20 dao động. Chiều dài con lắc thứ 1 là A. ℓ1 = 10 cm. B. ℓ1 = 40 cm. C. ℓ1 = 50 cm. D. ℓ1 = 60 cm. Câu 36: Một con lắc đơn có độ dài bằng ℓ. Trong khoảng thời gian ∆t nó thực hiện 12 dao động. Khi giảm độ dài của nó bớt 16 cm, trong cùng khoảng thời gian ∆t như trên, con lắc thực hiện 20 dao động. Cho biết g = 9,8 m/s2 . Độ dài ban đầu của con lắc là A. ℓ = 60 cm B. ℓ = 50 cm C. ℓ = 40 cm D. ℓ = 25 cm Câu 37: Một con lắc đơn dao động điều hòa với chu kỳ T = 2 (s). Thời gian ngắn nhất để con lắc dao động từ vị trí biên về vị trí có li độ bằng nửa biên độ là A. tmin = 1/12 (s). B. tmin = 1/6 (s). C. tmin = 1/3 (s). D. tmin = 1/2 (s). Câu 38: Một con lắc đơn dao động nhỏ với chu kỳ 2 (s). Thời gian ngắn nhất để con lắc dao động từ vị trí cân bằng đến vị trí có li độ bằng nửa biên độ là A. ∆t = 1/12 (s). B. ∆t = 1/6 (s). C. ∆t = 1/3 (s). D. ∆t = 1/2 (s). Câu 39: Một con lắc đơn dao động điều hòa với chu kỳ T = 4 (s). Thời gian ngắn nhất để con lắc đi hết chiều dài quỹ đạo là A. tmin = 4 (s). B. tmin = 2 (s). C. tmin = 1 (s). D. tmin = 18 (s) Bài toán về tốc độ, lực căng dây của con lắc đơn Câu 40: Một con lắc đơn được thả không vận tốc đầu từ vị trí có li độ góc αo. Khi con lắc đi qua vị trí có li độ góc α thì tốc của vật có biểu thức là A. )cos(cos2 0αα−= mgv B. )cos(cos2 0αα−= glv C. )cos(cos2 0 αα −= glv D. )cos(cos2 0αα += glv Câu 41: Một con lắc đơn được thả không vận tốc đầu từ vị trí có li độ góc αo. Khi con lắc đi qua vị trí có li độ góc α thì lực căng dây có biểu thức là A. τ = mg(2cosα – 3cosαo) B. τ = mg(3cosα – 2cosαo) C. τ = mg(2cosα + 3cosαo) D. τ = mg(3cosα + 2cosαo) Câu 42: Một con lắc đơn được thả không vận tốc đầu từ vị trí có li độ góc αo. Khi con lắc đi qua vị trí cân bằng thì vận tốc của vật có biểu thức A. )cos1(2 0α−= glv B. 0cos2 αglv = C. )cos1(2 0α+= glv D. )cos1( 0α−= glv Câu 43: Một con lắc đơn được thả không vận tốc đầu từ vị trí có li độ góc αo. Khi con lắc đi qua vị trí cân bằng thì lực căng dây treo vật có biểu thức tính là A. τ= mg(3 – 2cosαo). B. τ= mg(3 + 2cosαo). C. τ= mg(2 – 3cosαo). D. τ= mg(2 + 3cosαo). Câu 44: Một con lắc đơn dao động với biên độ nhỏ. Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Tọa độ vật nghiệm đúng phương trình x = Acos(ωt + φ). B. Vận tốc cực đại của vật tỉ lệ nghịch với chiều dài con lắc C. Hợp lực tác dụng lên vật luôn ngược chiều với li độ D. Gia tốc cực đại của vật tỉ lệ thuận với gia tốc g Câu 45: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về dao động của con lắc đơn (bỏ qua lực cản của môi trường)? A. Khi vật nặng đi qua vị trí cân bằng, thì trọng lực tác dụng lên nó cân bằng với lực căng của dây. B. Khi vật nặng ở vị trí biên, cơ năng của con lắc bằng thế năng của nó C. Với dao động nhỏ thì dao động của con lắc là dao động điều hòa D. Chuyển động của con lắc từ vị trí biên về vị trí cân bằng là nhanh dần Câu 46: Một con lắc đơn dài 2 m treo tại nơi có g = 10 m/s2 . Kéo con lắc lệch khỏi vị trí cân bằng 600 Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 61 -
  • 62.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng rồi thả không vận tốc đầu. Tốc độ của quả nặng khi đi qua vị trí cân bằng là A. v = 5 m/s. B. v = 4,5 m/s. C. v = 4,47 m/s. D. v = 3,24 m/s. Câu 47: Một con lắc đơn dài 1 m treo tại nơi có g = 9,86 m/s2 . Kéo con lắc lệch khỏi vị trí cân bằng 900 rồi thả không vận tốc đầu. Tốc độ của quả nặng khi đi qua vị trí có góc lệch 600 là A. v = 2 m/s. B. v = 2,56 m/s. C. v = 3,14 m/s. D. v = 4,44 m/s. Câu 48: Một con lắc đơn dao động tại nơi có g = 10 m/s2 . Biết khối lượng của quả nặng m = 1 kg, sức căng dây treo khi con lắc qua vị trí cân bằng là 20 N. Góc lệch cực đại của con lắc là A. 300 B. 450 C. 600 D. 750 Câu 49: Một con lắc đơn dao động tại nơi có g = 10 m/s2 . Biết khối lượng của quả nặng m = 0,6 kg, sức căng dây treo khi con lắc ở vị trí biên là 4,98 N. Lực căng dây treo khi con lắc qua vị trí cân bằng là A. = 10,2 N. B. = 9,8 N. C. = 11,2 N. D. = 8,04 N. Câu 50: Dây treo con lắc sẽ đứt khi chịu sức căng dây bằng hai lần trọng lượng của nó. Biên độ góc α0 để dây đứt khi qua vị trí cân bằng là A. 300 B. 450 C. 600 D. 750 Câu 51: Trong dao động điều hòa của con lắc đơn phát biểu nào sau đây là đúng? A. lực căng dây lớn nhất khi vật qua vị trí cân bằng B. lực căng dây không phụ thuộc vào khối lượng vật nặng. C. lực căng dây lớn nhất khi vật qua vị trí biên. D. lực căng dây không phụ thuộc vào vị trí của vật Câu 52: Một con lăc đơn có vật có khối lượng m = 100 (g), chiều dài dây ℓ = 40 cm. Kéo con lắc lệch khỏi VTCB một góc 300 rồi buông tay. Lấy g = 10 m/s2 . Lực căng dây khi vật qua vị trí cao nhất là A. 0,2 N. B. 0,5 N. C. N. D. N Câu 53: Một con lắc đơn: vật có khối lượng m = 200 (g), dây dài 50 cm dao động tại nơi có g = 10 m/s2 . Ban đầu lệch vật khỏi phương thẳng đứng một góc 100 rồi thả nhẹ. Khi vật đi qua vị trí có li độ góc 50 thì vận tốc và lực căng dây là A. v = 0,34 m/s và τ = 2,04 N. B. v = 0,34 m/s và τ = 2,04 N. B. v = – 0,34 m/s và τ = 2,04 N. D. v = 0,34 m/s và τ = 2 N. Câu 54: Một con lắc đơn dao động điều hoà ở nơi có gia tốc trọng trường là g = 10 m/s2 ,với chu kỳ dao động T = 2 s, theo quĩ đạo dài 16 cm, lấy π2 =10. Biên độ góc và tần số góc có giá trị là A. αo = 0,08 rad, ω = π rad/s B. αo = 0,08 rad, ω = π/2 rad/s C. αo = 0,12 rad, ω = π/2 rad/s D. αo = 0,16 rad, ω = π rad/s Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 62 -
  • 63.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 63 -
  • 64.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Thời gian chạy nhanh sau một ngày đêm: ∆t = 86400. T T∆ = 365,472 s Chú ý: Ngoài cách trên ta có thể đặt    ∆+= ∆+= ggg lll ' '  11 ' ' 2 ' ' 2 1 '' − ∆+ ∆+ =−==−= − = ∆ gg g l ll g g l l g l g l T T T TT T T π π = 2 1 2 1 11 −       ∆ +      ∆ + g g l l = g g l l ∆ − ∆ 2 1 2 1 Ví dụ 2: Một đồng hồ quả lắc được điều khiển bởi con lắc đơn chạy đúng giờ. Hỏi đồng hồ chạy nhanh hay chậm bao nhiêu sau một tuần nếu chiều dài giảm 0,02% và gia tốc trọng trường tăng 0,01%. Hướng dẫn giải: Ta có 1 ' ' 2 ' ' 2 1 '' −==−= − = ∆ g g l l g l g l T T T TT T T π π . Đặt    ∆+= ∆+= ggg lll ' '  2 1 2 1 11 −       ∆ +      ∆ += ∆ g g l l T T = g g l l ∆ − ∆ 2 1 2 1 =       −      − 100 01,0 2 1 100 02,0 2 1 = -1,5.10-4 < 0: Đồng hồ chạy nhanh. Thời gian chạy nhanh sau một tuần: ∆t = 7.86400. T T∆ = 90,72 s Ví dụ 3: Dùng con lắc đơn có chiều dài ℓ = 1 m để điều khiển đồng hồ quả lắc thì đồng hồ chạy đúng giờ. Do sơ suất khi bảo dưỡng nên đã làm giảm chiều dài thanh treo 0,2 mm. Hỏi đồng hồ chạy nhanh hay chậm bao nhiêu sau một ngày đêm. Hướng dẫn giải: Xét tỉ số: 1 ' ' 2 ' ' 2 1 '' −==−= − = ∆ g g l l g l g l T T T TT T T π π Vì chỉ do điều chỉnh chiều dài nên    = ∆+= gg lll ' '  = ∆ T T 2000 2,0 2 ' 2 1 −= − = ∆ l ll l l = -10-4 < 0 Vậy đồng hồ chạy nhanh. Thời gian chạy nhanh sau 1 ngày đêm sẽ là: t = T T∆ .86400 = 8,64 s Ví dụ 4: Một đồng hồ quả lắc đếm giây mỗi ngày nhanh 120 (s), phải điều chỉnh chiều dài của con lắc thế nào để đồng hồ chạy đú ng? A. Tăng 0,28% B. Giảm 0,28% C. Tăng 0,14% D. Giảm 0,14% ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... Ví dụ 5: Một đồng hồ quả lắc mỗi tuần chạy chậm 15 phút, phải điều chỉnh chiều dài của con lắc thế nào để đồng hồ chạy đúng? A. Tăng 0,2% B. Giảm 0,2% C. Tăng 0,3% D. Giảm 0,3% Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 64 -
  • 65.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................... DẠNG 2: CHU KỲ CON LẮC ĐƠN CHỊU ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ Gọi T1 là chu kỳ con lắc đơn ở nhiệt độ t1, (con lắc chạy đúng ở nhiệt độ này). Gọi T2 là chu kỳ con lắc đơn ở nhiệt độ t2, (con lắc chạy không đúng ở nhiệt độ này). Ta có:        = = g l T g l T 2 2 1 1 2 2 π π  ) 2 1 1)( 2 1 1()1()1( )1( )1( 12 2 1 1 2 1 2 10 20 1 2 1 2 tttt tl tl l l T T λλλλ λ λ −+=++= + + == − ≈ 1 + 12 2 1 2 1 tt λλ − = )( 2 1 1 12 tt −+ λ ⇔ +=1 1 2 T T )( 2 1 12 tt −λ ⇔ = ∆ 1T T )( 2 1 12 tt −λ Nếu t2 > t1 ⇔ t2 - t1 > 0 ⇒ 1 2 T T > 1 ⇔ T2 > T1, khi đó chu kỳ tăng nên con lắc đơn chạy chậm đi. Nếu t2 < t1 ⇔ t2 - t1 < 0 ⇒ 1 2 T T < 1 ⇔ T2 < T1, khi đó chu kỳ giảm nên con lắc đơn chạy nhanh hơn. Thời gian chạy nhanh (hay chậm) của con lắc trong 1 (s) là: τ = )( 2 1 12 tt −λ Khi đó thời gian chạy nhanh hay chậm trong 1 ngày (có 86400 (s)) là 86400.τ Ví dụ 1. Một con lắc đơn chạy đúng giờ vào mùa hè khi nhiệt độ là 320 C. Khi nhiệt độ vào mùa đông là 170 C thì nó sẽ chạy nhanh hay chậm? Nhanh hay chậm bao nhiêu giây trong 12 giờ, biết hệ số nở dài của dây treo là λ =2.10–5 K–1 , chiều dài dây treo là ℓo = 1 (m) Hướng dẫn giải: Gọi T1 là chu kì con lắc đơn ở 320 C, T2 là chu kì con lắc đơn ở 170 C. Ta có +=1 1 2 T T )( 2 1 12 tt −λ = 1+ )3217(10.2 2 1 5 −− = 0,99985  T2 = 0,99985T1 ⇒ T2 < T1 ⇒ Đồng hồ chạy nhanh Thời gian chạy nhanh của con lắc trong 1 (s) là τ = λ|∆t| = 2.10-5 .15 = 1,5.10-4 s Trong 12 giờ (có 12.3600 giây) con lắc chạy nhanh 1,5.10–4 .12.3600 = 6,48 (s) Ví dụ 2. Một con lắc đơn đếm giây có chu kỳ bằng 2 (s) ở nhiệt độ 00 C và ở nơi có gia tốc trọng trường là 9,81 (m/s2 ), biết hệ số nở dài của dây treo con lắc là 1,8.10–5 K–1 . Độ dài của con lắc ở 00 C và chu kỳ của con lắc ở cùng vị trí nhưng ở nhiệt độ 300 C là bao nhiêu? Hướng dẫn giải: Gọi T1 là chu kì con lắc đơn ở 00 C, T2 là chu kì con lắc đơn ở 300 C Độ dài con lắc đơn tại 00 C: ℓ = 2 2 4π gT = 2 2 4 81,9.2 π ≈ 0,994 m Ta có +=1 1 2 T T )( 2 1 12 tt −λ =1 + 1,8.10-5 (30-5) = 1,00027 ⇒ T2 = 1,00027T1 = 1,00027.2 = 2,00054 (s) Vậy chu kỳ con lắc ở nhiệt độ 300 C là T2 = 2,00054 (s) Ví dụ 3. Một đồng hồ quả lắc được xem như con lắc đơn mỗi ngày chạy nhanh 86,4 (s). Phải điều chỉnh chiều dài của dây treo như thế nào để đồng hồ chạy đúng? Hướng dẫn giải: 1 ngày con lắc chạy nhanh 86,4 (s) ⇒ 1 (s) con lắc chạy nhanh 86,4: 86400 = 10–3 (s)  τ = 1 1 2 − T T = 10 -3 Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 65 -
  • 66.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Do con lắc chạy nhanh, tức chu kỳ giảm nên T2 < T1 ⇒ 01 1 2 <− T T  1 1 2 − T T =-10-3 ⇒ T2 = 0,999T1 Lại có 1 2 1 2 l l T T = = 0,999 ⇒ ℓ2 ≈ 0,998ℓ1  cần tăng chiều dài dây treo so với ban đầu là (1 – 0,998).100 = 0,2% DẠNG 3. CHU KỲ CON LẮC ẢNH HƯỞNG BỞI ĐỘ CAO Gọi To là chu kỳ con lắc đơn ở mặt đất (coi như h = 0), (con lắc chạy đúng ở mặt đất ) Gọi Th là chu kỳ con lắc đơn ở độ cao h so với mặt đất, (con lắc chạy không đúng ở độ cao này). Coi như nhiệt độ ở độ cao h không thay đổi, nên chiều dài cũng không thay đổi. Khi đó        = = h h g l T g l T π π 2 2 0 0  h h g g T T 0 0 = Mặt khác, lại có       + = = 2 20 )( hR GM g R GM g h , với G = 6,67.10-11       2 2 kg Nm là hằng số hấp dẫn. Từ đó ta được: h h g g T T 0 0 = = 2       + R hR = R h R hR += + 1 ⇒ = 0T Th R h +1 Do h > 0 nên 1 0 > T Th ⇔ Th > T0 ⇒ chu kỳ tăng nên con lắc ở độ cao h sẽ luôn chạy chậm đi. Thời gian mà con lắc chạy chậm trong 1 (s) là θ = R h T T T TT hh =−= − 1 00 0 Chú ý: Khi con lắc đưa lên độ cao h mà nhiệt độ cũng thay đổi thì chúng ta phải kết hợp cả hai trường hợp để thiết lập công thức.Cụ thể:        + == + == hh h g tl g l T g tl g l T )1( 22 )1( 22 202 0 10 0 1 0 λ ππ λ ππ        +      −+=      + + + == R h tt R hR t t g g l l T T h h 1)( 2 1 1 1 1 12 2 1 20 1 2 0 λ λ λ ≈        +      −+= R h tt T Th 1)( 2 1 1 12 0 λ  R h t =∆λ 2 1 Ví dụ 1. Một con lắc đơn chạy đúng ở mặt đất. Khi đưa nó lên độ cao h = 1,6 (km) thì trong một ngày đêm nó chạy nhanh hay chậm bao nhiêu? Biết bán kính Trái đất là R = 6400 (km). Hướng dẫn giải: Gọi To là chu kì của con lắc khi ở mặt đất, Th là chu kì con lắc ở độ cao 1,6 (km) Ta có = 0T Th R h +1 = 1 + = 1,00025  Th = 1,00025T0 Th > To tại độ cao 1,6 (km) con lắc chạy chậm đi. Thời gian con lắc chạy chậm trong 1 (s) là θ = R h T T T TT hh =−= − 1 00 0 = 2,5.10-4 Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 66 -
  • 67.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Vậy trong 1 ngày đêm con lắc chạy chậm 86400.2,5.10–4 = 21,6 (s) Ví dụ 2. Một con lắc đơn dao động trên mặt đất ở 300 C. Nếu đưa con lắc lên cao 1,6 (km) thì nhiệt độ ở đó phải bằng bao nhiêu để chu kỳ dao động của con lắc không đổi. Bán kính trái đất là 6400 (km). Cho biết hệ số nở dài của dây treo con lắc là λ = 2.10–5 K–1 . Hướng dẫn giải: Gọi To là chu kì con lắc ở mặt đất tại nhiệt độ t1 = 300 C, Th là chu kì con lắc ở độ cao 1,6(km) tại nhiệt độ t2 Ta có       +      −+= R h tt T Th 1)( 2 1 1 12 0 λ Để chu kì con lắc không đổi, tức là Th = To ⇔ 11)( 2 1 1 12 =      +      −+ R h ttλ  1 6400 6,1 1)30(10.2. 2 1 1 2 5 =      +      −+ − t ⇔ t2 ≈ 50 C Vậy nhiệt độ tại nơi đó phải là t2 = 50 C. Ví dụ 3. Một con lắc đồng hồ chạy đúng tại mặt đất có gia tốc g = 9,86 (m/s2 ) và nhiệt độ là t1 = 300 C. Đưa đồng hồ lên độ cao 640 (m) so với mặt đất thì ta thấy rằng đồng hồ vẫn chạy đúng. Giải thích hiện tượng và tính nhiệt độ tại độ cao đó, biết hệ số nở dài của dây treo con lắc là λ = 2.10–5 K–1 , và bán kính trái đất là R = 6400 (km). Hướng dẫn giải: Giải thích hiện tượng: Khi đưa con lắc đơn lên cao thì gia tốc giảm do       + = = 2 20 )( hR GM g R GM g h Mặt khác, khi càng lên cao thì nhiệt độ càng giảm nên chiều dài của dây treo cũng giảm theo. Từ đó T = 2π g l có thể sẽ không thay đổi. Tính nhiệt độ tại độ cao h = 640 (m). Theo chứng minh trên, để chu kỳ không thay đổi thì R h t =∆λ 2 1 ⇔ |∆t| = = 5 10.2.6400 64,0.2 − Khi lên cao nhiệt độ giảm nên t2 = 200 C. Ví dụ 4. Ở mặt đất một con lắc đơn có chu kì T = 2 (s). Biết khối lượng Trái đất gấp 81 lần khối lượng Mặt trăng và bán kính Trái đất gấp 3,7 lần bán kính Mặt Trăng. Tìm chu kì con lắc khi đưa con lắc lên Mặt trăng. Hướng dẫn giải: Chu kì con lắc khi ở Trái đất: g l T π2= Chu kì con lắc khi ở Mặt trăng: ' 2' g l T π= với g’ = 2 2 .81 7,3. R GM  43,2 7,3 81 ' ' 2 === g g T T  T’ = 2,43T = 2,43.2 = 4,86 s Vậy chu kì con lắc khi ở mặt trăng là 4,86 (s). Ví dụ 5. Con lắc của một đồng hồ coi như một con lắc đơn. Đồng hồ chạy đúng khi ở mặt đất. Ở độ cao 3,2 km nếu muốn đồng hồ vẫn chạy đúng thì phải thay đổi chiều dài con lắc như thế nào? Biết bán kính trái đất R = 6400 km. Hướng dẫn giải: Chu kì con lắc ở mặt đất: g l T π2= Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 67 -
  • 68.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Chu kì con lắc ở độ cao h: ' 2' g l T π= với g’ = 2 )( hR GM + Để đồng hồ chạy đúng khi ở độ cao h thì T’ = T ⇔ ' ' 2 g l π = g l π2 ⇔ g g l l '' = ⇔ R h R h hR R l l 2 11 )( ' 2 2 2 −≈      += + = − ⇔ 1000 1 6400 2,3.22 −=−=−= ∆ R h l l Vậy cần phải giảm chiều dài dây một đoạn bằng chiều dài ban đầu. Ví dụ 6. Một đồng hồ quả lắc chạy đúng giờ tại Hà Nội với T = 2 (s), ở nhiệt độ trung bình bằng 200 C gồm vật nặng m và thanh treo mảnh, nhẹ bằng kim loại có hệ số nở dài λ 2.10-5 K-1 . Đưa đồng hồ vào thành phố Hồ Chí Minh có nhiệt độ trung bình 300 C thì đồng hồ chạy nhanh hay chậm so với Hà Nội và nhanh chậm mỗi ngày bao nhiêu? Biết gia tốc trọng trường ở thành phố Hồ Chí Minh là g′ = 9,787 m/s2 và ở Hà nội là g = 9,793 m/s2 Hướng dẫn giải: Đưa đồng hồ từ Hà Nội vào thành phố Hồ Chí Minh do nhiệt độ và gia tốc trọng trường g thay đổi nên đồng hồ sẽ chạy sai. Xét sự thay đổi chu kì theo nhiệt độ: + Ở Hà Nội nhiệt độ t1: g l T 1 2π= + Ở TP Hồ Chí Minh nhiệt độ t2: g l T 2 2π= với ℓ2 = ℓ1(1+λ∆t)  2 1 1 2 1 2 )1(1 tt l l T T ∆+=∆+== λλ Áp dụng công thức gần đúng: (1 +ε)n = 1 + nε  tt T T ∆+=∆+= λλ 2 1 1)1( 2 1 1 2 ⇔ t T T ∆= ∆ λ 2 1 1 Xét sự thay đổi chu kì theo gia tốc trọng trường g: Ở Hà Nội: g l T π2= Ở TP Hồ Chí Minh: ' 2' g l T π= với g′ = g + ∆g  g g g gg g T T ∆ −= ∆ + == 2 1 1 1 1 ' ' ⇔ g g T T ∆ −= ∆ 2 1 Vậy độ biến đổi chu kì của con lắc khi đưa từ Hà Nội vào thành phố Hồ Chí Minh là: t T T ∆= ∆ λ 2 1 g g∆ − 2 1 = .2.10-5 (30-20) - 4 10.06,4 793,9 )793,9787,9( 2 1 − = − > 0 Chu kì tăng, nên đồng hồ chạy chậm trong một ngày đêm là ψ = = ∆ ≈ ∆ 86400.86400. 12 T T T T 35 s BÀI GIẢNG CÁC DẠNG BÀI TẬP CON LẮC ĐƠN – PHẦN 2 DẠNG 3. CHU KỲ CON LẮC ẢNH HƯỞNG BỞI LỰC ĐIỆN TRƯỜNG Khi đặt con lắc vào điện trường đều có véc tơ cường độ điện trường E  thì nó chịu tác dụng của Trọng lực P  và lực điện trường EqF  .= , hợp của hai lực này ký hiệu là FPP  +=' , (1). Với P’ được gọi là trọng lực hiệu dụng hay trọng lực biểu kiến. Ta xét một số trường hợp thường gặp: a) Trường hợp 1: E  có hướng thẳng đứng xuống dưới (hay ký hiệu là E  ↓). Khi đó thì để xác định chiều của F  ta cần biết dấu của q. * Nếu q < 0, khi đó EF  ↓↑ , (hay F  ngược chiều với E  ). Từ đó F  hướng thẳng đứng lên trên, từ (1) ta được: P’ = P - F ⇔ mg’ = mg - |q|E ⇔ m Eq gg −=' Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 68 -
  • 69.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng  Chu kỳ dao động của con lắc khi đặt trong điện trường là m Eq g l g l T − == ππ 2 ' 2' * Nếu q > 0, khi đó EF  ↑↑ , (hay F  cùng chiều với E  ). Từ đó F  hướng thẳng đứng xuống dưới, từ (1) ta được: P’ = P + F ⇔ mg’ = mg + |q|E ⇔ m Eq gg +='  Chu kỳ dao động của con lắc khi đặt trong điện trường là m Eq g l g l T + == ππ 2 ' 2' b) Trường hợp 2: E  có hướng thẳng đứng lên trên. * Nếu q < 0, khi đó khi đó EF  ↓↑ ⇒ ↓F  , từ (1) ta được: P’ = P + F ⇔ mg’ = mg + |q|E ⇔ m Eq gg +='  Chu kỳ dao động của con lắc khi đặt trong điện trường là m Eq g l g l T + == ππ 2 ' 2' * Nếu q > 0, khi đó khi đó EF  ↑↑ ⇒ ↑F  , từ (1) ta được: P’ = P - F ⇔ mg’ = mg - |q|E ⇔ m Eq gg −='  Chu kỳ dao động của con lắc khi đặt trong điện trường là m Eq g l g l T − == ππ 2 ' 2' Nhận xét : Tổng hợp cả hai trường hợp và các khả năng trong hai trường hợp trên ta thấy rằng khi véc tơ cuờng độ điện truờng E có phương thẳng đứng (chưa xác định lên trên hay xuống dưới) thì ta luôn có m Eq gg ±=' . Từ đây, dựa vào gia tốc g’ lớn hơn hay nhỏ hơn g và dấu của điện tích q ta có thể xác định được ngay chiều của véc tơ cường độ điện trường. c) Trường hợp 3: E  có phuơng ngang, khi đó F  cũng có phương ngang. Do trọng lực P hướng xuống nên PF  ⊥ Từ đó, 222 ' FPP += ⇔ ( ) ( ) ( )222 ' Eqmgmg += ⇒ 2 2 '         += m Eq gg ⇒ ' 2' g l T π= Góc lệch của con lắc so với phương ngang (hay còn gọi là vị trí cân bằng của con lắc trong điện trường) là α được cho bởi tanα = = Ví dụ 1. Một con lắc đơn có chiều dài ℓ = 1 (m), khối lượng m = 50 (g) được tích điện q = –2.10–5 C dao động tại nơi có g = 9,86 (m/s2 ). Đặt con lắc vào trong điện trường đều E  có độ lớn E = 25 (V/cm). Tính chu kỳ dao động của con lắc khi a) E  hướng thẳng đứng xuống dưới. b) E  hướng thẳng đứng lên trên. c) E  hướng ngang. Hướng dẫn giải: a) Do    < ↓ 0q E   ↑F  Do đó P’ = P - F ⇔ mg’ = mg - |q|E ⇔ m Eq gg −=' thay số ta được g’ = 8,86 m/s2 Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 69 -
  • 70.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Chu kỳ dao động của con lắc trong điện trường là ' 2' g l T π= ≈ 2,11 s b) Do    < ↑ 0q E   ↓F  Do đó P’ = P + F ⇔ mg’ = mg + |q|E ⇔ m Eq gg +=' thay số ta được g’ = 10,86 m/s2 Chu kỳ dao động của con lắc trong điện trường là ' 2' g l T π= ≈ 1,9 s c) E  hướng ngang ⇒ 2 2 '         += m Eq gg ≈ 9,91 m/s2 Chu kỳ dao động của con lắc trong điện trường là ' 2' g l T π= ≈ 1,96 s Ví dụ 2. (Đề thi tuyển sinh đại học 2010) Một con lắc đơn có chiều dài dây treo ℓ = 50 (cm) và vật nhỏ có khối lượng m = 0,01 (kg) mang điện tích q = 5.10–6 C, được coi là điện tích điểm. Con lắc dao động điều hòa trong điện trường đều mà vector cường độ điện trường có độ lớn E = 104 (V/m) và hướng thẳng đứng xuống dưới. Lấy g = 10 (m/s2 ), π = 3,14. Tính chu kỳ dao động điều hòa của con lắc. Hướng dẫn giải: Do    > ↓ 0q E   ↓F  Do đó P’ = P + F ⇔ mg’ = mg + |q|E ⇔ m Eq gg +=' thay số ta được g’ = 15 m/s2 Chu kỳ dao động của con lắc trong điện trường là ' 2' g l T π= ≈ 1,62 s Ví dụ 3. Một con lắc đơn có khối lượng vật nặng m = 5 (g), đặt trong điện trường đều có phương ngang và độ lớn E = 2.106 (V/m). Khi vật chưa tích điện nó dao động với chu kỳ T, khi vật được tích điện tích q thì nó dao động với chu kỳ T′. Lấy g = 10 (m/s2 ), xác định độ lớn của điện tích q biết T’ = Hướng dẫn giải: Từ giải thiết T’ = ⇔ = ⇔ 10 3 ' = g g ⇔ g’ = g Do E  hướng ngang nên 2 2 '         += m Eq gg ⇔ 2 2 2 9 10         +=      m Eq gg ⇔ a2 = g2 ⇔ g m Eq 9 19 = ≈ 4,84 m/s2 Từ đó, 8 6 3 10.21,1 10.2 84,4.10.584,4. − − === E m q C. Vậy độ lớn điện tích của q là 1,21.10–8 (C) Ví dụ 4. (đề thi tuyển sinh đại học 2006) Một con lắc đơn có khối lượng vật nặng m = 2 (g) và một sợi dây mảnh có chiều dài ℓ được kích thích dao động điều hòa. Trong khoảng thời gian ∆t con lắc thực hiện được 40 dao động, khi tăng chiều dài con lắc thêm 7,9 (cm) thì cũng trong khoảng thời gian như trên con lắc thực hiện được 39 dao động. Lấy g = 10 (m/s2 ). a) Ký hiệu chiều dài mới của con lắc là ℓ′. Tính ℓ, ℓ′. b) Để con lắc có chiều dài ℓ′ có cùng chu kỳ với con lắc có chiều dài ℓ, người ta truyền cho vật một điện tích q = 0,5.10–8 C rồi cho nó dao động điều hòa trong điện trường đều E  có các đường sức hướng thẳng đứng. Xác định chiều và độ lớn của véc tơ cường độ điện trường. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 70 -
  • 71.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Hướng dẫn giải: a) Xét trong khoảng thời gian ∆t ta có : 40.T = 39.T’ ⇔ 40 39 ' = T T ⇔ 40 39 ' = l l  2 40 39 '       = l l (1) Theo bài, chiều dài lúc sau được tăng lên 7,9 cm nên có ℓ’ = ℓ + 7, 9 (2) Giải (1) và (2) ta được    = = cml cml 160' 1,152 b) Khi chu kỳ con lắc không đổi tức T = T’ ⇔ =  g’ = = = 10,3 m/s2 Do cường độ điện trường hướng thẳng đứng nên ta có m Eq gg ±=' , mà g’ > g  m Eq gg +=' Phương trình trên chứng tỏ lực điện trường hướng xuống, và do q > 0 nên véc tơ cường độ điện trường cùng hướng với lực F. Vậy véc tơ cường độ điện trường E  có phương thẳng đứng hướng xuống dưới và độ lớn tính từ biểu thức m Eq gg +='  q ggm E )'( − = = 2.10-5 (V/m) Ví dụ 5. Một con lắc đơn dài 1 (m), vật nặng khối lượng m = 400 (g) mang điện tích q = -4.10–6 C a) Khi vật ở vị trí cân bằng bền, người ta truyền cho nó vận tốc vo, vật dao động điều hoà quanh vị trí cân bằng này. Tìm chu kì dao động của con lắc, lấy g = 10 m/s2 . b) đặt con lắc vào vùng không gian có điện trường đều (có phương trùng với phương của trọng lực) thì chu kì dao động của con lắc là 2,04 (s). Xác định hướng và độ lớn của điện trường. Hướng dẫn giải: a) Chu kì dao động g l T π2= = 1,986 (s) b) Ta có        = = g l T g l T ' 2' 2 π π  ' ' g g T T = > 1 ⇔ g’ < g  m Eq gg −=' (*)  F  ngược chiều P  mà q < 0 nên E  ngược chiều F  . Vậy E  cùng chiều P  (hay E  có hướng thẳng đứng hướng xuống ) Từ (*) ⇒ m Eq g T l −=2 2 ' 4π ⇔ q m T l gE       −= 2 2 ' 4π = 62 2 10.4 4,0 04,2 14 10 −      − π = 8,48.105 V/m Ví dụ 6. Có ba con lắc cùng chiều dài dây treo, cùng khối lượng. Con lắc thứ nhất và con lắc thứ hai mang điện tích q1 và q2, con lắc thứ ba không mang điện tích. Chu kì dao động điều hoà của chúng trong điện trường có phương thẳng đứng lần lượt là T1, T2 và T3 với T1 = T3, T2 = T3. Tính q1 và q2 biết q1 + q2 = 7,4.10-8 C. Hướng dẫn giải: Con lắc thứ nhất mang điện tích q1 có chu kì: 1 1 2 g l T π= với m Eq gg 1 1 += Con lắc thứ nhất mang điện tích q có chu kì: 2 2 2 g l T π= với m Eq gg 2 2 += Con lắc thứ ba không mang điện tích có chu kì: 3 3 2 g l T π= Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 71 -
  • 72.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Theo đề ta có       =⇔=      +⇔=→= =⇔=+⇔=→= E mg qg m Eq gggTT E mg qg m Eq gggTT 4 5 9494 3 2 8 99 3 1 2 2 232 1 1 131  4,6 2 1 = q q Mặt khác ta lại có q1 + q2 = 7,4.10-8 C      = = − − Cq Cq 8 2 8 1 10 10.4,6 Ví dụ 7. Một con lắc đơn có chiều dài 1 m treo vào điểm O cố định. Khi dao động con lắc luôn chịu tác dụng của lực F  không đổi, có phương vuông góc với trọng lực P  và có độ lớn bằng . Tìm vị trí cân bằng và chu kì con lắc. Lấy g = 10 m/s2 . Hướng dẫn giải: Chu kì con lắc khi chưa có lực tác dụng là g l T π2= và khi có lực là ' 2' g l T π= Do PF  ⊥ và F = nên P' = 3 2 3 2 222 PP PFP =+=+  g’ = g = .10 = 11,547 m/s2  ' 2' g l T π= = 1,849 s Ở vị trí cân bằng, góc giữa dây treo và phương thẳng đứng là α xác định bởi tanα =  α = 300 Ví dụ 8. Một con lắc đơn có chiều dài 0,64 m dao động ở nơi có g = 9,8 m/s2 . Quả nặng của con lắc là quả cầu nhỏ bằng sắt non, khối lượng 10 (g). Con lắc dao động trong từ trường đều, lực từ tác dụng vào quả cầu có cường độ 0,002 N và có phương thẳng đứng. Tính chu kì con lắc. Hướng dẫn giải: Lực từ tác dụng vào quả cầu F = 0,002 N. Khi con lắc chịu tác dụng của lực từ F thì ta có '.' gmFPP  =+= Ta coi con lắc dao động trong trọng lực hiệu dụng P’ = mg’ Chu kì của con lắc khi đó là ' 2' g l T π= Khi lực F  cùng chiều với P  Từ (*) ⇒ P’ = P + F ⇔ g’ = g + = 9,8 + = 10 m/s2 Chu kì con lắc ' 2' g l T π= = 1,59 s Khi lực F  ngược chiều với P  Từ (*) ⇒ P’ = P - F ⇔ g’ = g - = 9,8 - = 9,6 m/s2 Chu kì con lắc ' 2' g l T π= = 1,62 s DẠNG 4. CHU KỲ CON LẮC ẢNH HƯỞNG BỞI LỰC QUÁN TÍNH Khi đặt con lắc vào một vật đang chuyển động với gia tốc a thì nó chịu tác dụng của Trọng lực P  và lực quán tính amFqt  −= , hợp của hai lực này ký hiệu là '.' gmFPP qt  =+= ⇔ agg  −=' (1) a) Trường hợp 1: Vật chuyển động thẳng đứng lên trên. Lúc này, ta cũng chỉ biết qtF  có phuơng thẳng đứng, còn chiều của qtF  thì ta phải xác định đuợc tính chất của chuyển động là nhanh dần đều hay chậm dần đều. * Nếu vật chuyển động nhanh dần đều lên trên, khi đó ↑→a  g’ = g + a⇒ ' 2' g l T π= = ag l T + = π2' Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 72 -
  • 73.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng * Nếu vật chuyển động chậm dần đều lên trên, khi đó ↓→a  g’ = g - a⇒ ' 2' g l T π= = ag l T − = π2' b) Trường hợp 2: Vật chuyển động thẳng đứng xuống dưới. * Nếu vật chuyển động nhanh dần đều xuống dưới, khi đó ↓→a  g’=g-a⇒ ' 2' g l T π= = ag l T − = π2' * Nếu vật chuyển động chậm xuống dưới, khi đó ↑→a  g’ = g + a⇒ ' 2' g l T π= = ag l T + = π2' c) Trường hợp 3: Vật chuyển động đều theo phương ngang. Khi đó ga  ⊥  g’2 = g2 + a2 ⇔ g’ = 22 ag +  22 2' ag l T + = π Vị trí cân bằng mới của con lắc hợp với phương thẳng đứng một góc α xác định bởi tanα =  a = g.tanα Ví dụ 1. Một con lắc đơn đuợc treo vào trần một thang máy tại nơi có gia tốc g = 9,86 (m/s2 ). Khi thang máy đứng yên thì con lắc dao động với chu kỳ T = 2 (s). Tìm chu kỳ dao động của con lắc khi a) thang máy đi lên nhanh dần đều với gia tốc a = 1,14 (m/s2 ). b) thang máy đi lên đều. c) thang máy đi lên chậm dần đều với gia tốc a = 0,86 (m/s2 ). Hướng dẫn giải: a) Khi thang máy đi lên nhanh dần đều thì ↑a  nên g’ = g + a = 9,86 + 1,14 = 11 (m/s2 ) Chu kỳ dao động của con lắc đơn là ' 2' g l T π= ⇒ 8,9 11' ' == g g T T  T’ = 1,887 s b) Khi thang máy đi lên đều thì a = 0 khi đó T’ = T = 2 (s) c) Khi thang máy đi lên chậm dần đều thì ↓a  nên g’ = g – a = 9,86 – 0,86 = 9 (m/s2 ) Chu kỳ dao động của con lắc đơn là ' 2' g l T π= ⇒ 86,9 11' ' == g g T T  T’ = 2,09 s Ví dụ 2. Con lắc đơn gồm dây mảnh dài ℓ = 1 (m), có gắn quả cầu nhỏ khối lượng m = 50 (g) được treo vào trần một toa xe đang chuyển động nhanh dần đều trên đường nằm ngang với gia tốc a = 3 (m/s2 ). Lấy g = 10 (m/s2 ). a) Xác định vị trí cân bằng của con lắc. b) Tính chu kỳ dao động của con lắc. Hướng dẫn giải: a) Khi con lắc cân bằng thì nó hợp với phương thẳng đứng một góc α xác định bởi tanα = a/g Thay a = 3 m/s2 , g = 10 m/s2 ta được tanα = 0,3  α = 0,29 (rad). b) Do ga  ⊥  g’2 = g2 + a2 ⇔ g’ = 22 ag + = Khi đó, chu kỳ dao động của con lắc đơn đuợc đặt trên vật là  109 2 ' 2' l g l T ππ == = 1,94 (s) TRẮC NGHIỆM CÁC DẠNG BÀI TẬP VỀ CON LẮC ĐƠN - PHẦN 1 + 2 Bài toán về năng lượng, phương trình dao động của con lắc đơn Câu 1: Một con lắc đơn có chiều dài ℓ, vật năng có khối lượng m dao động điều hòa. Nếu chọn mốc thế năng tại vị trí cân bằng của vật thì thế năng của con lắc ở li độ góc α có biểu thức là A. mgℓ (3 – 2cosα). B. mgℓ (1 – sinα). C. mgℓ (1 + cosα). D. mgℓ (1 – cosα). Câu 2: Một con lắc đơn gồm vật có khối lượng m = 100 (g), dây treo dài 80 cm dao động tại nơi có g =10 m/s2 . Ban đầu lệch vật khỏi phương thẳng đứng một góc 100 rồi thả nhẹ. Khi vật đi qua vị trí cân bằng thì vận tốc và lực căng dây là A. v = ± m/s; τ = 1,03 N. B. v = m/s; τ = 1,03 N. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 73 -
  • 74.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng C. v = 5,64 m/s; τ = 2,04 N D. v = ± 0,24 m/s; τ = 1 N Câu 3: Khi qua vị trí cân bằng, con lắc đơn có tốc độ v = 100 cm/s. Lấy g = 10 m/s2 thì độ cao cực đại là A. hmax = 2,5 cm. B. hmax = 2 cm. C. hmax = 5 cm. D. hmax = 4 cm. Câu 4: Một con lắc đơn dao động với biên độ góc αo nhỏ. Chọn mốc thế năng ở vị trí cân bằng. Công thức tính thế năng của con lắc ở li độ góc α nào sau đây là sai? A. Et = mgℓ(1 -cosα). B. Et = mgℓcos α. C. Et = 2mgℓsin2 . D. Et = mgℓsinα2 . Câu 5: Một con lắc đơn dao động với biên độ góc α0 < 900 . Chọn mốc thế năng ở vị trí cân bằng. Công thức tính cơ năng của con lắc nào sau đây là sai? A. E = mv2 + mgℓ(1-cosα) B. E = mgℓ(1-cosα0) C. E = mv 2 max D. E = mgℓcosα0 . Câu 6: Một con lắc đơn có chiều dài dây treo là ℓ, khối lượng vật nặng là m, dao động tại nơi có gia tốc g. Biết con lắc dao động điều hòa với biên độ góc nhỏ α, công thức tính thế năng của con lắc là A. mgℓ B. mgℓ C. mgℓ2 D. Câu 7: Một con lắc đơn có chiều dài 98 cm, khối lượng vật nặng là 90 (g), dao động với biên độ góc α0 = 60 tại nơi có gia tốc trọng trường g = 9,8 m/s2 . Cơ năng dao động điều hòa của con lắc có giá trị bằng A. W = 0,0047 J. B. W = 1,58 J. C. W = 0,09 J. D. W = 1,62 J. Câu 8: Một con lắc đơn có khối lượng m = 1 kg, độ dài dây treo ℓ = 2 m, góc lệch cực đại của dây so với đường thẳng đứng α = 0,175 rad. Chọn mốc thế năng trọng trường ngang với vị trí thấp nhất, g = 9,8 m/s2 . Cơ năng và vận tốc của vật nặng khi nó ở vị trí thấp nhất là A. E = 2 J; vmax = 2 m/s B. E = 0,3 J; vmax = 0,77 m/s C. E = 0,3 J; vmax = 7,7 m/s D. E = 3 J; vmax =7,7 m/s. Câu 9: Một con lắc đơn có chiều dài dây treo ℓ = 20 cm dao động tại nơi có g = 9,8 m/s2 . Ban đầu người ta kéo vật lệch khỏi phương thẳng đứng một góc 0,1 rad rồi truyền cho vật một vận tốc v = 14 cm/s về VTCB. Chọn gốc thời gian lúc vật đi qua VTCB lần thứ nhất, chiều dương là chiều lệch vật thì phương trình li độ dài của vật là: A. s = 0,02sin(7t + π) m B. s = 0,02sin(7t - π) m C. s = 0,02sin(7t) m D. s = 0,02sin(7t) m Câu 10: Một con lắc đơn chiều dài 20 cm dao động với biên độ góc 60 tại nơi có g = 9,8 m/s2 . Chọn gốc thời gian lúc vật đi qua vị trí có li độ góc 30 theo chiều dương thì phương trình li độ góc của vật là A. α = .sin(7t + 5π/6) rad. B. α = .sin(7t – 5π/6) rad. C. α = .sin(7t + π/6) rad. D. α = .sin(7t – π/6) rad. Câu 11: Một con lắc đơn có chiều dài dây treo 1 m dao động tại nơi có g = π2 m/s2 . Ban đầu kéo vật khỏi phương thẳng đứng một góc αo = 0,1 rad rồi thả nhẹ, chọn gốc thời gian lúc vật bắt đầu dao động thì phương trình li độ dài của vật là A. s = 0,1cos(πt + π/2) m. B. s = 0,1cos(πt – π/2) m. C. s = 10cos(πt) cm. D. s = 10cos(πt + π) cm. Chu kỳ con lắc đơn chịu ảnh hưởng nhiệt độ, độ cao Câu 12: Khi đưa một con lắc đơn lên cao theo phương thẳng đứng (coi chiều dài của con lắc không đổi) thì tần số dao động điều hoà của nó sẽ A. tăng vì tần số dao động điều hoà của nó tỉ lệ nghịch với gia tốc trọng trường. B. giảm vì gia tốc trọng trường giảm theo độ cao. C. không đổi vì chu kỳ dao động điều hoà của nó không phụ thuộc vào gia tốc trọng trường. D. tăng vì chu kỳ dao động điều hoà của nó giảm. Câu 13: Xét dao động điều hoà của con lắc đơn tại một địa điểm trên mặt đất. Khi con lắc đơn đi từ biên về vị trí cân bằng thì A. độ lớn li độ tăng. B. tốc độ giảm. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 74 -
  • 75.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng C. thế năng tăng. D. độ lớn lực hồi phục giảm. Câu 14: Một con lắc đơn dao động điều hoà trên mặt đất với chu kỳ To. Khi đưa con lắc lên độ cao h bằng 1/100 bán kính trái đất, coi nhiệt độ không thay đổi. Chu kỳ con lắc ở độ cao h là A. T = 1,01To B. T = 1,05To C. T = 1,03To D. T = 1,04To Câu 15: Một con lắc dao động đúng ở mặt đất, bán kính trái đất 6400 km. Khi đưa lên độ cao 4,2 km thì nó dao động nhanh hay chậm bao nhiêu trong một ngày đêm? A. Nhanh 56,7 (s). B. Chậm 28,35 (s). C. Chậm 56,7 (s). D. Nhanh 28,35 (s). Câu 16: Một con lắc dơn dao động với chu kỳ 2 (s) ở nhiệt độ 250 C, dây treo làm bằng kim loại có hệ số nở dài 2.10–5 K–1 . Khi nhiệt độ tăng lên đến 450 C thì nó dao động nhanh hay chậm với chu kỳ là bao nhiêu? A. Nhanh 2,0004 (s). B. Chậm 2,0004 (s). C. Chậm 1,9996 (s). D. Nhanh 1,9996 (s). Câu 17: Một đồng hồ quả lắc chạy đúng giờ trên mặt đất ở nhiệt độ 250 C. Biết hệ số nở dài dây treo con lắc α = 2.10–5 K–1 , khi nhiệt độ ở đó 200 C thì sau một ngày đêm, đồng hồ sẽ chạy A. chậm 4,32 (s) B. nhanh 4,32 (s) C. nhanh 8,64 (s) D. chậm 8,64 (s) Câu 18: Một con lắc dơn dao động với đúng ở nhiệt độ 250 C, dây treo làm bằng kim loại có hệ số nở dài 2.10–5 K–1 . Khi nhiệt độ tăng lên đến 450 C thì nó dao động nhanh hay chậm bao nhiêu trong một ngày đêm? A. Chậm 17,28 (s) B. Nhanh 17,28 (s) C. Chậm 8,64 (s) D. Nhanh 8,64 (s) Câu 19: Một đồng hồ quả lắc đếm giây có chu kỳ T = 2 (s), mỗi ngày nhanh 90 (s), phải điều chỉnh chiều dài của con lắc thế nào để đồng hồ chạy đúng? A. Tăng 0,2% B. Giảm 0,1% C. Tăng 1% D. Giảm 2% Câu 20: Một đồng hồ quả lắc mỗi ngày chậm 130 (s) phải điều chỉnh chiều dài của con lắc thế nào để đồng hồ chạy đúng? A. Tăng 0,2% B. Giảm 0,2% C. Tăng 0,3% D. Giảm 0,3% Câu 21: Một đồng hồ quả lắc đếm giây có chu kỳ T = 2 (s), mỗi giờ nhanh 10 (s), phải điều chỉnh chiều dài của con lắc thế nào để đồng hồ chạy đúng? A. Tăng 0,56% B. Tăng 5,6% C. Giảm 5,6% D. Giảm 0,56% Câu 22: Một đồng hồ quả lắc mỗi giờ chậm 8 (s), phải điều chỉnh chiều dài của con lắc thế nào để đồng hồ chạy đúng? A. Tăng 0,44% B. Tăng 4,4% C. Giảm 4,4% D. Giảm 0,44% Câu 23: Một con lắc đồng hồ coi như là con lắc đơn. Đồng hồ chạy đúng ở ngang mực nước biển. Đưa đồng hồ lên độ cao 3,2 km so với mặt biển (nhiệt độ không đổi). Biết bán kính Trái đất R = 6400 km, để đồng hồ vẫn chạy đúng thì phải A. tăng chiều dài 1%. B. giảm chiều dài 1%. C. tăng chiều dài 0,1%. D. giảm chiều dài 0,1%. Câu 24: Một đồng hồ quả lắc chạy đúng tại một nơi trên mặt đất ở nhiệt độ 250 C. Nếu cho nhiệt độ tại đó hạ thấp hơn 250 C thì A. đồng hồ chạy chậm. B. đồng hồ chạy nhanh. C. đồng hồ vẫn chạy đúng. D. không thể xác định được. Câu 25: Một đồng hồ quả lắc chạy đúng tại một nơi trên mặt đất, nếu ta đưa đồng hồ lên độ cao h thì A. đồng hồ chạy chậm. B. đồng hồ chạy nhanh. C. đồng hồ vẫn chạy đúng. D. không thể xác định được. Câu 26: Một con lắc dao động đúng ở mặt đất với chu kỳ 2 (s), bán kính trái đất 6400 km. Khi đưa lên độ cao 3,2 km thì nó dao động nhanh hay chậm? Chu kỳ dao động của nó khi đó là bao nhiêu? A. Nhanh, T = 2,001 (s). B. Chậm, T = 2,001 (s). C. Chậm, T = 1,999 (s). D. Nhanh, T = 1,999 (s). Câu 27: Một con lắc đơn dao động với chu kỳ 2 (s) ở nhiệt độ 400 C, dây treo làm bằng kim loại có hệ số nở dài α = 2.10–5 K–1 . Khi nhiệt độ hạ xuống đến 150 C thì nó dao động nhanh hay chậm với chu kỳ là: Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 75 -
  • 76.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng A. Nhanh, T = 1,9995 (s). B. Chậm, T = 2,005 (s). C. Nhanh, T = 2,005 (s). D. Chậm, T = 1,9995 (s). Câu 28: Một con lắc dơn dao động với đúng ở nhiệt độ 450 C, dây treo làm bằng kim loại có hệ số nở dài 2.10–5 K–1 . Khi nhiệt độ hạ xuống đến 200 C thì nó dao động nhanh hay chậm bao nhiêu trong một ngày đêm: A. Nhanh 21,6 (s). B. Chậm 21,6 (s). C. Nhanh 43,2 (s). D. Chậm 43,2 (s). Câu 29: Một con lắc dao động đúng ở mặt đất ở nhiệt độ 420 C, bán kính trái đất R = 6400 km, dây treo làm bằng kim loại có hệ số nở dài α = 2.10–5 K–1 . Khi đưa lên độ cao 4,2 km ở đó nhiệt độ 220 C thì nó dao động nhanh hay chậm bao nhiêu trong một ngày đêm? A. Nhanh, T = 39,42 (s). B. Chậm, T = 39,42 (s). C. Chậm, T = 73,98 (s). D. Nhanh, T = 73,98 (s). Câu 30: Một con lắc đơn dao động đúng tại mặt đất ở nhiệt độ 300 C, dây treo làm bằng kim loại có hệ số nở dài α = 2.10–5 K–1 , bán kính trái đất R = 6400 km. Khi đưa con lắc lên độ cao h = 1600 m, để con lắc vẫn dao động đúng thì nhiệt độ ở tại đó phải là A. t = 17,50 C B. t = 23,750 C C. t = 50 C D. t = 7,50 C Câu 31: Một con lắc đơn dao động đúng tại mặt đất ở nhiệt độ 300 C, dây treo làm bằng kim loại có hệ số nở dài α = 2.10–5 K–1 , bán kính trái đất R = 6400 km. Khi đưa con lắc lên độ cao h, ở đó nhiệt độ là 200 C, để con lắc dao động đúng thì A. h = 6,4 km. B. h = 640 m. C. h = 64 km. D. h = 64 m. Chu kỳ con lắc đơn chịu ảnh hưởng của lực điện trường Câu 32: Một con lăc đơn có vật nặng m = 80 (g), đặt trong môi điện trường đều có véc tơ cường độ điện trường E  thẳng đứng, hướng lên, có độ lớn E = 4800 V/m. Khi chưa tích điện cho quả nặng, chu kỳ dao động của con lắc với biên độ góc nhỏ là To = 2 (s), tại nơi có g = 10 m/s2 . Tích cho vật nặng điện tích q = 6.10–5 C thì chu kỳ dao động của nó là A. T’ = 1,6 (s). B. T’ = 1,72 (s). C. T’ = 2,5 (s). D. T’ = 2,36 (s). Câu 33: Một con lắc đơn có chu kỳ T = 2 (s) tại nơi có g = π2 =10 m/s2 , quả cầu có khối lượng m = 10 (g), mang điện tích q = 0,1 µC. Khi dặt con lắc trong điện trường đều có véctơ cường độ điện trường hướng từ dưới lên thẳng đứng có E = 104 V/m. Khi đó chu kỳ con lắc là A. T = 1,99 (s). B. T = 2,01 (s). C. T = 2,1 (s). D. T = 1,9 (s). Câu 34: Một con lắc đơn dao động nhỏ tại nơi có g = 10 m/s2 với chu kỳ T = 2 (s), vật có khối lượng m = 200 (g) mang điện tích q = 4.10–7 C. Khi đặt con lắc trên vào trong điện đều có E = 5.106 V/m nằm ngang thì vị trí cân bằng mới của vật lệch khỏi phương thẳng đứng một góc là A. 0,570 B. 5,710 C. 450 D. 600 Câu 35: Một con lắc đơn dao động nhỏ tại nơi có g = 10 m/s2 với chu kỳ T = 2 (s), vật có khối lượng m = 100 (g) mang điện tích q = –0,4 µC. Khi đặt con lắc trên vào trong điện đều có E = 2,5.106 V/m nằm ngang thì chu kỳ dao động lúc đó là: A. T = 1,5 (s). B. T = 1,68 (s). C. T = 2,38 (s). D. T = 2,18 (s). Câu 36: Tích điện cho quả cầu khối lượng m của một con lắc đơn điện tích q rồi kích thích cho con lắc đơn dao động điều hoà trong điện trường đều cường độ E, gia tốc trọng trường g. Để chu kỳ dao động của con lắc trong điện trường giảm so với khi không có điện trường thì điện trường hướng có hướng A. thẳng đứng từ dưới lên và q > 0. B. nằm ngang và q < 0. C. nằm ngang và q = 0. D. thẳng đứng từ trên xuống và q < 0. Câu 37: Một hòn bi nhỏ khối lượng m treo ở đầu một sợi dây và dao động nhỏ tại nơi có gia tốc trọng trường g. Chu kỳ dao động thay đổi bao nhiêu lần nếu hòn bi được tích một điện tích q > 0 và đặt trong một điện trường đều có vectơ cường độ E thẳng đứng hướng xuống dưới sao cho qE = 3mg. A. tăng 2 lần B. giảm 2 lần C. tăng 3 lần D. giảm 3 lần Câu 38: Một con lắc đơn gồm một dây treo ℓ = 0,5 m, vật có khối lượng m = 40 (g) mang điện tich q = –8.10–5 C dao động trong điện trường đều có phương thẳng đứng có chiều hướng xuống và có cường độ Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 76 -
  • 77.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng E = 40 V/cm, tại nơi có g = 9,79 m/s2 . Chu kỳ dao động của con lắc khi đó là A. T’= 2,4 (s). B. T’ = 3,32 (s). C. T’ = 1,66 (s). D. T’ = 1,2 (s). Câu 39: Một con lắc đơn gồm một quả cầu nhỏ bằng kim loại có khối lượng m = 100 (g) được treo vào một sợi dây có chiều dài ℓ = 0,5 m tại nơi có gia tốc trọng trường g = 10 m/s2 . Tích điện cho quả cầu đến điện tích q = –0,05 C rồi cho nó dao động trong điện trường đều có phương nằm ngang giữa hai bản tụ điện. Hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện là U = 5 V, khoảng cách giữa hai bản là d = 25 cm. Kết luận nào sau đây là đúng khi xác định vị trí cân bằng của con lắc? A. Dây treo có phương thẳng đứng B. Dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 300 C. Dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 450 D. Dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 600 Câu 40: Một con lắc đơn có T = 2 (s) tại nơi có g = π2 = 10 m/s2 , quả cầu có m = 200 (g), mang điện tích q = 10-7 C. Khi đặt con lắc trong điện trường đều có véctơ cường độ điện trường thẳng đứng hướng từ dưới lên và có độ lớn E = 2.104 V/m. Khi đó chu kỳ con lắc là A. T’ = 2,001 (s). B. T’ = 1,999 (s). C. T’ = 2,010 (s). D. T’ = 2,100 (s). Chu kỳ con lắc đơn chịu ảnh hưởng của lực quán tính Câu 41: Một con lắc đơn được treo vào trần của một chiếc xe chạy nhanh dần đều với gia tốc a = 10 m/s2 . Lấy g =10 m/s2 . Điều nào sau đây là đúng khi nói về vị trí cân bằng của con lắc? A. Dây treo có phương thẳng đứng B. Dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 300 C. Dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 450 D. Dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 600 Câu 42: Chu kỳ của một con lăc đơn ở điều kiện bình thường là 1 (s), nếu treo nó trong thang máy đang đi lên cao chậm dần đều thì chu kỳ của nó sẽ A. giảm đi B. tăng lên C. không đổi D. có thể xảy ra cả 3 khả năng trên Câu 43: Một con lắc dao động với chu kỳ T = 1,6 (s) tại nơi có g = 9,8 m/s2 . Người ta treo con lắc vào trần thang máy đi lên nhanh dần đều với gia tốc a = 0,6 m/s2 , khi đó chu kỳ dao động của con lắc là A. T’ = 1,65 (s) B. T’ = 1,55 (s). C. T’ = 0,66 (s) D. T’ = 1,92 (s) Câu 44: Một con lắc dao động với chu kỳ T = 1,8 (s) tại nơi có g = 9,8 m/s2 . Người ta treo con lắc vào trần thang máy đi xuống nhanh dần đều với gia tốc a = 0,5 m/s2 , khi đó chu kỳ dao động của con lắc là A. T’ = 1,85 (s) B. T’ = 1,76 (s) C. T’ = 1,75 (s) D. T’ = 2,05 (s) Câu 45: Một con lắc đơn dao động điều hoà trong một ô tô chuyển động thẳng trên đường ngang. A. Khi ô tô chuyển động đều, chu kỳ dao động tăng. B. Khi ô tô chuyển động đều, chu kỳ dao động giảm. C. Khi ô tô chuyển động nhanh dần đều, chu kỳ dao động giảm. D. Khi ô tô chuyển động nhanh dần đều, chu kỳ dao động tăng. Câu 46: Một con lắc đơn có chu kỳ dao động To = 2,5 (s) tại nơi có g = 9,8 m/s2 . Treo con lắc vào trần một thang máy đang chuyển động đi lên nhanh dần đều với gia tốc a = 4,9 m/s2 . Chu kỳ dao động của con lắc trong thang máy là A. T’ = 1,77 (s) B. T’ = 2,04 (s) C. T’ = 2,45 (s) D. T’ = 3,54 (s) Câu 47: Một con lắc đơn có chu kỳ dao động với biên độ góc nhỏ To = 1,5 (s). Treo con lắc vào trần một chiếc xe đang chuyển động trên mặt đường nằm ngang thì khi ở VTCB dây treo con lắc hợp với phương thẳng đứng một góc α = 300 . Chu kỳ dao động của con lắc trong xe là A. T’ = 2,12 (s) B. T’ = 1,61 (s) C. T’ = 1,4 (s) D. T’ = 1,06 (s) Câu 48: Một con lắc đơn được treo dưới trần một thang máy đứng yên có chu kỳ dao động là To. Khi thang máy chuyển động xuống dưới với vận tốc không đổi thì chu kỳ là T1, còn khi thang máy chuyển Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 77 -
  • 78.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng động nhanh dần đều xuống dưới thì chu kỳ là T2. Khi đó A. To = T1 = T2 B. To = T1 < T2 C. To = T1 > T2 D. To < T1 < T2 NĂNG LƯỢNG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA I. ĐỘNG NĂNG, THẾ NĂNG, CƠ NĂNG * Động năng: Ed = mv2 = m[ -ωAsin( (ωt + φ)]2 = mω2 A2 sin2 (ωt + φ) * Thế năng: Et = kx2 = k[Acos(ωt + φ)]2 = mω2 A2 cos(ωt + φ) * Cơ năng: E = Ed + Et = mv2 + kx2 = mω2 A2 = kA2 Nhận xét: Ta có E = Edmax= Etmax  mv2 max = kx2 max = kA2 = mω2 A2 Đơn vị: m (kg); k (N/m); A, x (m); E; Ed ; E t (J). Ví dụ 1: Một con lắc lò xo có biên độ dao động 5 cm, có vận tốc cực đại 1 m/s và có cơ năng 1 J. Tính độ cứng của lò xo, khối lượng của vật nặng và tần số dao động của con lắc. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Đ/s: k = 800 N/m; ω = 20 rad/s; f = 3,2 Hz. Ví dụ 2: Một con lắc lò xo có độ cứng k = 150 N/m và có năng lượng dao động là E = 0,12 J. Khi con lắc có li độ là 2 cm thì vận tốc của nó là 1 m/s. Tính biên độ và chu kỳ dao động của con lắc. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Đ/s: A = 4 cm; T = 0,22 (s). Ví dụ 3: Một con lắc lò xo có khối lượng m = 50 (g), dao động điều hòa trên trục Ox với chu kì T = 0,2 (s) và chiều dài quỹ đạo là 40 cm. Tính độ cứng lò xo và cơ năng của con lắc. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Đ/s: k = 50 N/m; E = 1 J. Ví dụ 4: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm một vật nặng có khối lượng m gắn vào lò xo có khối lượng không đáng kể, có độ cứng k = 100 N/m. Kéo vật nặng xuống về phía dưới, cách vị trí cân bằng 5 2 cm và truyền cho nó vận tốc 20π cm/s thì vật nặng dao động điều hoà với tần số 2 Hz. Cho g = 10 m/s2 , π2 = 10. Tính khối lượng của vật nặng và cơ năng của con lắc. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Đ/s: m = 0,625 kg; E = 0,5 J. II. SỰ BIẾN THIÊN CỦA ĐỘNG NĂNG VÀ THẾ NĂNG Giả sử một vật dao động với phương trình x = Acos(ωt + φ)  v = -ωAsin(ωt + φ), có T = ; f = * Động năng: Ed = mv2 = mω2 A2 sin2 (ωt + φ) = Esin2 (ωt + ϕ) = = 2 )22cos(1 ϕω +− t E = - cos(2ωt +2ϕ) Chu kỳ, tần số dao động của động năng là Td = = () = 0,5T  fd = 2f Thế năng: Et = kx2 = mω2 A2 cos2 (ωt + φ) = Ecos2 (ωt + ϕ) = = 2 )22cos(1 ϕω ++ t E = + cos(2ωt +2ϕ) Chu kỳ, tần số dao động của thế năng là Td = = () = 0,5T  ft = 2f Vậy khi vật dao động điều hòa với chu kỳ T, tần số f thì động năng và thế năng dao động với chu kỳ 0,5T, tần số 2f. Ví dụ: Một con lắc lò xo dao động điều hòa. Biết lò xo có độ cứng 36 N/m và vật nhỏ có khối lượng 100 (g). Lấy π2 = 10. Xác định chu kì và tần số biến thiên tuần hoàn của động năng của con lắc. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Đ/s: Tđ = 1/6 s; fđ = 6 Hz. III. BÀI TOÁN TÌM LI ĐỘ, VẬN TỐC KHI BIẾT MỐI QUAN HỆ GIỮA ĐỘNG NĂNG VÀ THẾ NĂNG Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 78 -
  • 79.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng * Khi Ed = nEt        + = + = E n E E n n E t d 1 1 1 ⇔        + ±= + ±= 1 1 n A x A n n v ω * Khi Et = nEd        + = + = E n E E n n E d t 1 1 1 ⇔        + ±= + ±= 1 1 n A v A n n x ω Một số trường hợp đặc biệt: 2 ; 2 3 2 3 ; 2 3 2 2 ; 2 2 A v A xEE A v A xEE A v A xEE dt td td ω ω ω ±=±=→= ±=±=→= ±=±=→= Ví dụ 1: Một vật dao động điều hòa với biên độ A, chu kỳ T. Tìm li độ, tốc độ của vật theo A, T khi a) động năng bằng 4 lần thế năng. ........................................................................................................................................................................ b) thế năng gấp hai lần động năng. ........................................................................................................................................................................ c) thế năng bằng 8 lần động năng. ........................................................................................................................................................................ d) động năng bằng 7 lần thế năng. ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 2: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = Acos(t + ). Tính khoảng thời gian ngắn nhất kể từ khi vật bắt đầu dao động đến thời điểm a) động năng bằng thế năng lần thứ hai. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ b) động năng bằng 3 lần thế năng lần thứ ba. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ c) động năng đạt cực đại lần thứ ba. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ d) thế năng bằng 3 lần động năng lần thứ tư. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ e) thế năng cực đại lần thứ ba. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 3: Một con lắc lò xo có khối lượng vật nhỏ là 50 (g). Con lắc dao động điều hòa theo phương trình: x = Acosωt. Cứ sau khoảng thời gian 0,05 (s) thì động năng và thế năng của vật lại bằng nhau. Lấy π2 = 10. Tính độ cứng của lò xo. Đ/s: k = 50 N/m. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 4: Một con lắc lò xo gồm lò xo nhẹ và vật nhỏ dao động điều hòa theo phương ngang với tần số Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 79 -
  • 80.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng góc 10 rad/s. Biết rằng khi động năng và thế năng của vật bằng nhau thì vận tốc của vật có độ lớn bằng 0,6 m/s. Xác định biên độ dao động của con lắc. Đ/s: A = 6 cm. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 5: Một vật nhỏ dao động điều hòa theo phương trình x = 10cos(4πt π/3) cm. Xác định vị trí và vận tốc của vật khi động năng bằng 3 lần thế năng. Đ/s: x = ± 5cm; v = ± 108,8 cm/s ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 6: Một con lắc lò xo dao động điều hòa với tần số góc ω = 10 rad/s và biên độ A = 6 cm. Xác định vị trí và tính độ lớn của vận tốc khi thế năng bằng 2 lần động năng. Đ/s: x = ± 2 cm; v = 34,6 cm/s. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 7: Con lắc lò xo gồm vật nhỏ có khối lượng m = 400 (g) và lò xo có độ cứng k. Kích thích cho vật dao động điều hòa với cơ năng E = 25 mJ. Khi vật đi qua li độ -1 cm thì vật có vận tốc -25 cm/s. Xác định độ cứng của lò xo và biên độ của dao động. Đ/s: k = 250 N/m. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 8: Một con lắc lò xo thẳng đứng gồm một vật có khối lượng 100 (g) và lò xo khối lượng không đáng kể, có độ cứng 40 N/m. Kéo vật nặng theo phương thẳng đứng xuống phía dưới cách vị trí cân bằng một đoạn 5 cm và thả nhẹ cho vật dao động điều hoà. Chọn gốc O trùng với vị trí cân bằng; trục Ox có phương thẳng đứng, chiều dương là chiều vật bắt đầu chuyển động; gốc thời gian là lúc thả vật. Lấy g = 10 m/s2 . a) Viết phương trình dao động của vật. b) Tính vận tốc cực đại và cơ năng dao động của con lắc. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Đ/s: a) x = 5cos(20t) cm b) vmax = 100 cm/s; E = 1 J. Ví dụ 9: Một con lắc lò xo gồm một lò xo nhẹ có độ cứng k và một vật nhỏ có khối lượng m = 100 (g), được treo thẳng đứng vào một giá cố định. Tại vị trí cân bằng O của vật, lò xo giản 2,5 cm. Kéo vật dọc theo trục của lò xo xuống dưới cách vị trí cân bằng O một đoạn 2 cm rồi truyền cho nó vận tốc 40 cm/s theo phương thẳng đứng hướng xuống dưới. Chọn trục toạ độ Ox theo phương thẳng đứng, gốc tại O, chiều dương hướng lên trên; gốc thời gian là lúc vật bắt đầu dao động. Lấy g = 10 m/s2 . a) Tính độ cứng của lò xo, viết phương trình dao động của vật, xác định vị trí và tính vận tốc của vật lúc thế năng bằng 2/3 lần động năng. b) Tính thế năng, động năng và vận tốc của vật tại vị trí có li độ x = 3 cm. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Đ/s: a) k = 40 N/m; x = 4cos(20t + 2π/3) cm; x = 5 104 ± cm; v = 16 cm/s b) Eđ = 0,032 J; Et = 0,018 J; v = ± 20 cm/s. TRẮC NGHIỆM NĂNG LƯỢNG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA Câu 1: Một chất điểm khối lượng m = 100 (g), dao động điều hoà với phương trình x = 4cos(2t) cm. Cơ năng trong dao động điều hoà của chất điểm là A. E = 3200 J B. E = 3,2 J C. E = 0,32 J D. E = 0,32 mJ Câu 2: Một con lắc lò xo có độ cứng k = 150 N/m và có năng lượng dao động là E = 0,12 J. Biên độ Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 80 -
  • 81.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng dao động của con lắc có giá trị là A. A = 0,4 m B. A = 4 mm C. A = 0,04 m D. A = 2 cm Câu 3: Một con lắc lò xo có độ cứng k = 50 N/m dao động điều hòa với chiều dài quỹ đạo là 10 cm. Cơ năng dao động của con lắc lò xo là A. E = 0,0125 J B. E = 0,25 J C. E = 0,0325 J D. E = 0,0625 J Câu 4: Một vật có khối lượng m = 200 (g), dao động điều hoà với phương trình x = 10cos(5πt) cm. Tại thời điểm t = 0,5 (s) thì vật có động năng là A. Eđ = 0,125 J B. Eđ = 0,25 J C. Eđ = 0,2 J D. Eđ = 0,1 J Câu 5: Một vật dao động điều hòa với biên độ A. Tại li độ nào thì động năng bằng thế năng? A. x = A B. x = C. x = D. x = Câu 6: Một vật dao động điều hòa với biên độ A. Tại li độ nào thì thế năng bằng 3 lần động năng? A. 2 A x ±= B. 2 3A x ±= C. 3 A x ±= D. 2 A x ±= Câu 7: Một vật dao động điều hòa với biên độ A. Tại li độ nào thì động năng bằng 8 lần thế năng? A. 9 A x ±= B. 2 2A x ±= C. 3 A x ±= D. 22 A x ±= Câu 8: Một vật dao động điều hòa với biên độ A. Tại li độ nào thì thế năng bằng 8 lần động năng? A. 9 A x ±= B. 3 22 A x ±= C. 3 A x ±= D. 2 2A x ±= Câu 9: Một vật dao động điều hòa với tần số góc ω và biên độ A. Khi động năng bằng 3 lần thế năng thì tốc độ v của vật có biểu thức A. 3 A v ω = B. 3 3 A v ω = C. 2 2 A v ω = D. 2 3 A v ω = Câu 10: Một vật dao động điều hòa với tần số góc ω và biên độ A. Khi thế năng bằng 3 lần động năng thì tốc độ v của vật có biểu thức A. 3 A v ω = B. 2 A v ω = C. 3 2 A v ω = D. 2 3 A v ω = Câu 11: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 10cos(4πt) cm. Tại thời điểm mà động năng bằng 3 lần thế năng thì vật ở cách VTCB một khoảng A. 3,3 cm. B. 5,0 cm. C. 7,0 cm. D. 10,0 cm. Câu 12: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 4cos(2πt + π/6) cm. Tại thời điểm mà thế năng bằng 3 lần động năng thì vật ở cách VTCB một khoảng bao nhiêu (lấy gần đúng)? A. 2,82 cm. B. 2 cm. C. 3,46 cm. D. 4 cm. Câu 13: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 10cos(4πt + π/3) cm. Tại thời điểm mà thế năng bằng 3 lần động năng thì vật có tốc độ là A. v = 40π cm/s B. v = 20π cm/s C. v = 40 cm/s D. v = 20 cm/s Câu 14: Một vật dao động điều hoà với phương trình x = 5cos(20t) cm. Tốc độ của vật tại tại vị trí mà thế năng gấp 3 lần động năng là A. v = 12,5 cm/s B. v = 25 cm/s C. v = 50 cm/s D. v = 100 cm/s Câu 15: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 9cos(20t + π/3) cm. Tại thời điểm mà thế năng bằng 8 lần động năng thì vật có tốc độ là A. v = 40 cm/s B. v = 90 cm/s C. v = 50 cm/s D. v = 60 cm/s Câu 16: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 8cos(5πt + π/3) cm. Tại thời điểm mà động năng bằng 3 lần thế năng thì vật có tốc độ là (lấy gần đúng) A. v = 125,6 cm/s B. v = 62,8 cm/s C. v = 41,9 cm/s D. v = 108,8 cm/s Câu 17: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 4cos(2πt + π/3) cm. Tại thời điểm mà động năng bằng thế năng thì vật có tốc độ là (lấy gần đúng) A. v = 12,56 cm/s B. v = 20π cm/s C. v = 17,77 cm/s D. v = 20 cm/s Câu 18: Một vật dao động điều hòa với chu kỳ T và biên độ là A. Ban đầu vật ở vị trí cân bằng, khoảng thời gian ngắn nhất kể từ khi vật dao động đến thời điểm mà động năng bằng thế năng là Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 81 -
  • 82.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng A. tmin = T/4 B. tmin = T/8 C. tmin = T/6 D. tmin = 3T/8 Câu 19: Một vật dao động điều hòa với chu kỳ T và biên độ là A. Khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp mà động năng bằng thế năng là A. t = T/4 B. t = T/8 C. t = T/6 D. t = T/12 Câu 20: Một vật dao động điều hòa với chu kỳ T và biên độ là A. Khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp mà động năng bằng 3 lần thế năng là A. t = T/4 B. t = T/8 C. t = T/6 D. t = T/12 Câu 21: Một vật dao động điều hòa với chu kỳ T và biên độ là A. Khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp mà thế năng bằng 3 lần động năng là A. t = T/4 B. t = T/3 C. t = T/6 D. t = T/12 Câu 22: Một vật dao động điều hòa với chu kỳ T và biên độ là A. Khoảng thời gian ngắn nhất kể từ thời điểm động năng bằng thế năng đến thời điểm thế năng bằng 3 lần động năng là A. tmin = T/12 B. tmin = T/8 C. tmin = T/6 D. tmin = T/24 Câu 23: Mối liên hệ giữa li độ x, tốc độ v và tần số góc ω của một dao động điều hòa khi thế năng và động năng của hệ bằng nhau là A. ω = x.v B. x = v.ω C. v = ω.x D. ω = Câu 24: Mối liên hệ giữa li độ x, tốc độ v và tần số góc ω của một dao động điều hòa khi thế năng bằng 3 lần động năng của hệ bằng nhau là: A. ω = 2x.v B. x = 2v.ω C. 3v = 2ω.x D. ω.x = v Câu 25: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = Acos(2πt/T) cm. Khoảng thời gian ngắn nhất kể từ khi vật bắt đầu dao động (t = 0) đến thời điểm mà động năng bằng thế năng lần thứ hai là A. tmin = 3T/4 B. tmin = T/8 C. tmin = T/4 D. tmin = 3T/8 Câu 26: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = Acos(2πt/T) cm. Khoảng thời gian ngắn nhất kể từ khi vật bắt đầu dao động (t = 0) đến thời điểm mà động năng bằng 3 lần thế năng lần đầu tiên là A. tmin = T/4 B. tmin = T/8 C. tmin = T/6 D. tmin = T/12 Câu 27: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = Asin(2πt/T – π/3) cm. Khoảng thời gian từ khi vật bắt đầu dao động (t = 0) đến thời điểm mà động năng bằng 3 lần thế năng lần đầu tiên là A. T/4 B. T/8 C. T/6 D. T/12 Câu 28: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = Asin(2πt/T – π/3) cm. Khoảng thời gian từ khi vật bắt đầu dao động (t = 0) đến thời điểm mà động năng bằng 3 lần thế năng lần thứ hai là A. T/3 B. 5T/12 C. T/4 D. 7T/12 Câu 29: Trong dao động điều hòa, vì cơ năng được bảo toàn nên A. động năng không đổi. B. thế năng không đổi. C. động năng tăng bao nhiêu thì thế năng giảm bấy nhiêu và ngược lại. D. động năng và thế năng hoặc cùng tăng hoặc cùng giảm. Câu 30: Quả nặng gắn vào lò xo đặt nằm ngang dao động điều hòa có cơ năng là E = 3.10–5 J và lực đàn hồi lò xo tác dụng vào vật có giá trị cực đại là Fmax = 1,5.10–3 N. Biên độ dao động của vật là A. A = 2 cm. B. A = 2 m. C. A = 4 cm. D. A = 4 m. Câu 31: Quả nặng gắn vào lò xo đặt nằm ngang dao động điều hòa có cơ năng là 3.10–5 J và lực đàn hồi lò xo tác dụng vào vật có giá trị cực đại là 1,5.10–3 N. Độ cứng k của lò xo là A. k = 3,75 N/m B. k = 0,375 N/m C. k = 0,0375 N/m D. k = 0,5 N/m Câu 32: Cơ năng của một con lắc lò xo tỉ lệ thuận với A. li độ dao động B. biên độ dao động C. bình phương biên độ dao động D. tần số dao động Câu 33: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng, vật có m = 100 (g). Vật dao động với phương trình x = 4cos(20t) cm. Khi thế năng bằng 3 động năng thì li độ của vật là Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 82 -
  • 83.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng A. x = 3,46 cm. B. x = 3,46 cm. C. x = 1,73 cm. D. x = 1,73 cm. Câu 34: Một con lắc lò xo có khối lượng vật nặng là m, dao động điều hòa với biên độ A và năng lượng E. Khi vật có li độ x = A/2 thì vận tốc của nó có biểu thức là A. m E v 2 ±= B. m E v 2 ±= C. m E v 3 2 ±= D. m E v 2 3 ±= Câu 35: Một con lắc lò xo có khối lượng vật nặng là m, dao động điều hòa với biên độ A và năng lượng E. Khi vật có li độ x 2 3A thì vận tốc của nó có biểu thức là A. m E v 2 ±= B. m E v 2 ±= C. m E v 3 2 ±= D. m E v 2 3 ±= Câu 36: Một vật có khối lượng m được gắn vào một lò xo có độ cứng k = 100 N/m, con lắc lò xo dao động điều hoà với biên độ A = 5 cm. Khi vật cách vị trí cân bằng 3 cm thì nó có động năng là A. Eđ = 0,125 J B. Eđ = 0,09 J C. Eđ = 0,08 J D. Eđ = 0,075 J Câu 37: Cơ năng của hệ con lắc lò xo dao động điều hoà sẽ A. tăng 9/4 lần khi tần số dao động f tăng 2 lần và biên độ A giảm 3 lần. B. giảm 9/4 lần khi tần số góc ω tăng lên 3 lần và biên độ A giảm 2 lần. C. tăng 4 lần khi khối lượng m của vật nặng và biên độ A tăng gấp đôi. D. tăng 16 lần khi tần số dao động f và biên độ A tăng gấp đôi. Câu 38: Một con lắc lò xo dao động với biên độ A = 10 cm. Độ cứng của lò xo k = 20 N/m. Tại vị trí vật có li độ x = 5 cm thì tỉ số giữa thế năng và động năng của con lắc là A. 1/3 B. 2 C. 3 D. 4 Câu 39: Một vật dao động điều hòa theo phương ngang với phương trình x = 2cos(3πt – π/2) cm. Tỉ số động năng và thế năng của vật tại li độ x = 1,5 cm là A. 0,78 B. 1,28 C. 0,56 D. 0,75 Câu 40: Một vật dao động điều hòa với biên độ A = 6 cm, tại li độ x = 2 cm thì tỉ số thế năng và động năng là A. 3 B. 1/3 C. 1/8 D. 8 Câu 41: Một lò xo có độ cứng k treo thẳng đứng vào điểm cố định, đầu dưới có vật m = 100 (g). Vật dao động điều hòa với tần số f = 5 Hz, cơ năng là E = 0,08 J. Lấy g = 10 m/s2 . Tỉ số động năng và thế năng tại li độ x = 2 cm là A. 3 B. 1/3 C. 1/2 D. 4 Câu 42: Ở một thời điểm, li độ của một vật dao động điều hòa bằng 60% của biên độ dao động thì tỉ số của cơ năng và thế năng của vật là A. 9/25 B. 9/16 C. 25/9 D. 16/9 Câu 43: Ở một thời điểm, vận tốc của một vật dao động điều hòa bằng 20% vận tốc cực đại, tỉ số giữa động năng và thế năng của vật là A. 24 B. C. 5 D. Câu 44: Ở một thời điểm, li độ của một vật dao động điều hòa bằng 40% biên độ dao động, tỉ số giữa động năng và thế năng của vật là A. B. C. D. Câu 45: Một con lắc lò xo dao động điều hoà. Nếu tăng độ cứng của lò xo 2 lần và giảm khối lượng m hai lần thì cơ năng của vật sẽ A. không đổi B. tăng bốn lần C. tăng hai lần D. giảm hai lần Câu 46: Một con lắc lò xo dao động điều hoà với biên độ A. Khi tăng độ cứng của lò xo lên 4 lần và giảm biên độ dao động 2 lần thì cơ năng của con lắc sẽ A. không đổi B. tăng bốn lần C. tăng hai lần D. giảm hai lần Câu 47: Một con lắc lò xo nằm ngang, tại vị trí cân bằng, cấp cho vật nặng một vận tốc có độ lớn v = 10 cm/s dọc theo trục lò xo, thì sau 0,4 (s) thế năng con lắc đạt cực đại lần đầu tiên, lúc đó vật cách vị trí Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 83 -
  • 84.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng cân bằng một khoảng A. 1,25 cm. B. 4 cm. C. 2,5 cm. D. 5 cm. Câu 48: Con lắc lò xo dao động theo phương ngang với phương trình x = Acos(ωt +ϕ). Cứ sau những khoảng thời gian bằng nhau và bằng π/40 (s) thì động năng của vật bằng thế năng của lò xo. Con lắc dao động điều hoà với tần số góc A. ω = 20 rad/s B. ω = 80 rad/s C. ω = 40 rad/s D. ω = 10 rad/s Câu 49: Một vật có khối lượng m = 200 (g) treo và lò xo làm nó dãn ra 2 cm. Biết rằng hệ dao động điều hòa, trong quá trình vật dao động thì chiều dài của lò xo biến thiên từ 25 cm đến 35 cm. Lấy g = 10 m/s2 . Cơ năng con lắc lò xo là A. E = 1250 J. B. E = 0,125 J. C. E = 12,5 J. D. E = 125 J. Câu 50: Trong quá trình dao động điều hòa của con lắc lò xo thì A. cơ năng và động năng biến thiên tuần hoàn cùng tần số, tần số đó gấp đôi tần số dao động. B. sau mỗi lần vật đổi chiều, có 2 thời điểm tại đó cơ năng gấp hai lần động năng. C. khi động năng tăng, cơ năng giảm và ngược lại, khi động năng giảm thì cơ năng tăng. D. cơ năng của vật bằng động năng khi vật đổi chiều chuyển động. Câu 51: Một con lắc lò xo dao động điều hoà với phương trình x = 5cos(4πt – π/2) cm. Biết khối lượng của vật nặng là m = 100 (g). Năng lượng dao động của vật là A. E = 39,48 J B. E = 39,48 mJ C. E = 19,74 mJ D. E = 19,74 J Câu 52: Một vật dao động điều hoà, cứ sau một khoảng thời gian t = 2,5 (s) thì động năng lại bằng thế năng. Tần số dao động của vật là A. f = 0,1 Hz B. f = 0,05 Hz C. f = 5 Hz D. f = 2 Hz Câu 53: Một chất điểm có khối lượng m = 1 kg dao động điều hoà với chu kì T = π/5 (s). Biết năng lượng của nó là 0,02 J. Biên độ dao động của chất điểm là A. A = 2 cm B. A = 4 cm C. A = 6,3 cm D. A = 6 cm. Câu 54: Cơ năng của một con lắc lò xo không phụ thuộc vào A. khối lượng vật nặng B. độ cứng của vật C. biên độ dao động D. điều kiện kích thích ban đầu Câu 55: Chọn phát biểu sai về sự biến đổi năng lượng của một chất điểm dao động điều hòa với chu kỳ T, tần số f ? A. Thế năng biến thiên tuần hoàn với chu kỳ T’ = T/2. B. Động năng biến thiên tuần hoàn với tần số f’ = 2f. C. Cơ năng biến thiên tuần hoàn với tần số f’ = 2f. D. Tổng động năng và thế năng là một số không đổi. Câu 56: Một con lắc lò xo dao động điều hòa và vật đang chuyển động từ vị trí biên về vị trí cân bằng thì A. năng lượng của vật đang chuyển hóa từ thế năng sang động năng B. thế năng tăng dần và động năng giảm dần C. cơ năng của vật tăng dần đến giá trị lớn nhất D. thế năng của vật tăng dần nhưng cơ năng của vật không đổi Câu 57: Con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương ngang với biên độ A. Li độ vật khi động năng bằng một nửa thế năng của lò xo là A. 3Ax ±= B. 3 2 Ax ±= C. 2 A x ±= D. 2 3A x ±= Câu 58: Một con lắc lò xo gồm vật nặng có khối lượng m = 200 (g), lò xo có độ cứng k = 20 N/m dao động điều hoà với biên độ A = 6 cm. Tốc độ của vật khi nó qua vị trí có thế năng bằng 3 lần động năng là Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 84 -
  • 85.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng A. v = 0,3 m/s B. v = 3 m/s C. v = 0,18 m/s D. v = 1,8 m/s Câu 59: Vật dao động điều hoà với tần số f = 2,5 Hz. Tại một thời điểm vật có động năng bằng một nửa cơ năng thì sau thời điểm đó 0,05 (s) động năng của vật A. bằng một nửa thế năng. B. bằng thế năng. C. bằng hai lần thế năng. D. có thể bằng không hoặc bằng cơ năng. Câu 60: Một chất điểm dao động điều hòa theo phương trình x = Acos(4πt – π/6) cm. Trong một giây đầu tiên từ thời điểm t = 0, chất điểm qua li độ mà động năng bằng thế năng bao nhiêu lần? A. 4 lần. B. 7 lần. C. 8 lần. D. 6 lần. Câu 61: Một con lắc lò xo dao động với phương trình x = 5cos(4πt – π/2) cm. Khối lượng vật nặng m = 200 (g). Lấy π2 = 10. Năng lượng đã truyền cho vật là A. E = 2 J B. E = 0,2 J C. E = 0,02 J D. E = 0,04 J Câu 62: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 4cos(3t – π/6) cm, cơ năng của vật là E = 7,2.10-3 J. Khối lượng vật nặng là A. m = 0,1 kg B. m = 1 kg C. m = 200 (g) D. m = 500 (g) Câu 63: Một con lắc lò xo độ cứng k = 20 N/m dao động điều hòa với chu kỳ T = 2 (s). Khi pha dao động là 2π rad thì vật có gia tốc là a = - 20 cm/s2 . Lấy π2 = 10, năng lượng dao động của vật là A. E = 48.10-3 J B. E = 96.10-3 J C. E = 12.10-3 J D. E = 24.10-3 J Câu 64: Một vật có khối lượng m = 100 (g) dao động điều hoà trên trục Ox với tần số f = 2 Hz, lấy tại thời điểm t1 vật có li độ x1 = –5 cm, sau đó 1,25 (s) thì vật có thế năng bằng A. Et = 20 mJ. B. Et = 15 mJ. C. Et = 12,8 mJ. D. Et = 5 mJ. Câu 65: Con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương thẳng đứng có năng lượng dao động E = 2.10–2 J, lực đàn hồi cực đại của lò xo Fmax = 4 N. Lực đàn hồi của lò xo khi vật ở vị trí cân bằng là F = 2 N. Biên độ dao động của vật là A. A = 2 cm. B. A = 4 cm. C. A = 5 cm. D. A = 3 cm. Câu 66: Dao động của con lắc lò xo có biên độ A. Khi động năng bằng 3 lần thế năng thì mối quan hệ giữa tốc độ v của vật và tốc độ cực đại vmax là A. 2 maxv v = B. 2 3 maxv v = C. 2 2 maxv v = D. 3 2 maxv v ±= Câu 67: Một vật có khối lượng m dao động điều hòa với biên độ A. Khi chu kỳ dao động tăng 3 lần thì năng lượng của vật A. giảm 3 lần. B. tăng 9 lần. C. giảm 9 lần D. tăng 3 lần Câu 68: Nếu vào thời điểm ban đầu, môt vật dao động điều hòa qua vị trí cân bằng thì vào thời điểm t = T/12, tỉ số giữa động năng và thế năng của chất điểm là A. 1 B. 3 C. 2 D. 1/3 Câu 69: Con lắc lò xo đặt nằm ngang, gồm vật nặng có khối lượng m = 500 (g) và một lò xo nhẹ có độ cứng 100 N/m, dao động điều hòa. Trong quá trình dao động chiều dài của lò xo biến thiên từ 22 cm đến 30 cm. Cơ năng của con lắc lò xo có giá trị A. E = 0,16 J. B. E = 0,08 J. C. E = 80 J. D. E = 0,4 J. Câu 70: Một con lắc lò xo có m = 100 (g) dao động điều hoà với cơ năng E = 2 mJ và gia tốc cực đại amax = 80 cm/s2 . Biên độ và tần số góc của dao động là: A. A = 0,005 cm và ω = 40 rad/s B. A = 5 cm và ω = 4 rad/s C. A = 10 cm và ω = 2 rad/s D. A = 4 cm và ω = 5 rad/s Câu 71: Một vật m = 1 kg dao động điều hòa theo phương ngang với phương trình x = Asin(ωt + φ) cm. Lấy gốc tọa độ là vị trí cân bằng O. Từ vị trí cân bằng ta kéo vật theo phương ngang 4 cm rồi buông nhẹ. Sau thời gian t = π/30 (s) kể từ lúc buông, vật đi được quãng đường dài 6 cm. Cơ năng của vật là A. E = 16.10–2 J B. E = 32.10–2 J C. E = 48.10–2 J D. E = 24.10–2 J Câu 72: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = Acos(ωt + φ) cm. Trong khoảng thời gian (s) Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 85 -
  • 86.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng đầu tiên, vật đi từ VTCB đến li độ x = 2 3A theo chiều dương và tại điểm cách vị trí cân bằng 2 cm thì vật có tốc độ là v = 40π cm/s. Biết khối lượng vật nặng là m = 100 (g), năng lượng dao động là A. E = 32.10-2 J B. E = 16.10-2 J C. E = 9.10-3 J D. E = 12.10-3 J Câu 73: Một lò xo chiều dài tự nhiên ℓo = 20 cm. Đầu trên cố định, đầu dưới có một vật có khối lượng m = 120 (g). Độ cứng lò xo là k = 40 N/m. Từ vị trí cân bằng, kéo vật thẳng đứng xuống dưới tới khi lò xo dài 26,5 cm rồi buông nhẹ, lấy g = 10 m/s2 . Động năng của vật lúc lò xo dài 25 cm là A. Eđ = 24,5.10-3 J B. Eđ = 22.10-3 J C. Eđ = 16,5.10-3 J D. Eđ = 12.10-3 J Câu 74: Một con lắc đơn, dao động với phương trình s = 10sin(2t) cm, khối lượng vật nặng m = 200 (g). Ở thời điểm t = π/6 (s) con lắc có động năng là A. Eđ = 10 J B. Eđ = 0,001 J C. Eđ = 0,01 J D. Eđ = 0,1 J Câu 75: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm vật khối lượng m = 100 (g) và lò xo có độ cứng k = 40 N/m. Năng lượng dao động của vật là E = 0,018 J. Lấy g = 10 m/s2 . Lực cực đại tác dụng vào điểm treo là A. F = 0,2 N B. F = 2,2 N C. F = 1 N D. F = 2 N Câu 76: Một con lắc đơn có độ dài ℓ, treo tại nơi có gia tốc trọng trường g. Kéo con lắc lệch khỏi vị trí cân bằng 450 rồi thả không vận tốc đầu. Góc lệch của dây treo khi động năng bằng 3 lần thế năng là A. 220 B. 22,50 C. 230 D. 240 Câu 77: Một con lắc đơn có độ dài dây treo là 0,5 m, treo tại nơi có gia tốc trọng trường g = 9,8 m/s2 . Kéo con lắc lệch khỏi vị trí cân bằng 300 rồi thả không vận tốc đầu. Tốc độ của quả nặng khi động năng bằng 2 lần thế năng là A. v = 0,94 m/s B. v = 2,38 m/s C. v = 3,14 m/s D. v = 1,28 m/s Câu 78: Một con lắc lò xo có k = 100 N/m, vật nặng có khối lượng m = 1 kg. Khi vật qua li độ x = 6 cm thì có tốc độ v = 80 cm/s. Động năng của vật khi vật có li độ x = 5 cm là A. Eđ = 0,375 J B. Eđ = 1 J C. Eđ = 1,25 J D. Eđ = 3,75 J Câu 79: Một vật dao động điều hòa theo thời gian có phương trình x = Acos(ωt +ϕ) thì động năng và thế năng cũng dao động điều hòa với tần số góc là A. ω’ = ω B. ω’ = 2ω C. ω’ = ω/2 D. ω’ = 4ω Câu 80: Con lắc đơn có khối lượng m = 200 (g), khi thực hiện dao động nhỏ với biên độ A = 4 cm thì có chu kỳ là T = π (s). Cơ năng của con lắc là A. E = 64.10–5 J B. E = 10–3 J C. E = 35.10–5 J D. E = 26.10–5 J Câu 81: Một con lắc lò xo dao động điều hòa với phương trình x = Acos(ωt) và có cơ năng là E. Biểu thức động năng của vật tại thời điểm t là A. Eđ = Esin2 ωt B. Eđ = Esinωt C. Eđ = Ecos2 ωt D. Eđ = Ecosωt Câu 82: Một con lắc lò xo dao động điều hòa với phương trình x = Acos(ωt) và có cơ năng là E. Biểu thức thế năng đàn hồi của vật tại thời điểm t là A. Et = Esin2 ωt. B. Et = Esinωt. C. Et = Ecos2 ωt. D. Et = Ecosωt. Câu 83: Chọ câu sai. Cơ năng của con lắc lò xo bằng A. thế năng của nó ở vị trí biên. C. tổng động năng và thế năng ở một vị trí bất kỳ. B. động năng của nó khi qua vị trí cân bằng. D. thế năng của con lắc ở một vị trí bất kỳ. Câu 84: Con lắc lò xo gồm lò xo có độ cứng k = 100 N/m, dao động điều hòa với biên độ A = 4 cm. Ở li độ x = 2 cm, động năng của con lắc là A. Eđ = 0,65 J B. Eđ = 0,05 J C. Eđ = 0,001 J D. Eđ = 0,06 J Câu 85: Một vật con lắc lò xo dao động điều hoà cứ sau (s) thì động năng lại bằng thế năng. Quãng đường vật đi được trong 0,5 (s) là 16 cm. Chọn gốc thời gian lúc vật qua vị trí cân bằng theo chiều âm. Phương trình dao động của vật là A. x = 8cos(2πt + π/2) cm B. x = 8cos(2πt – π/2) cm C. x = 4cos(4πt – π/2) cm D. x = 4cos(4πt + π/2) cm Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 86 -
  • 87.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Câu 86: Một con lắc lò xo gồm lò xo nhẹ và vật nhỏ dao động điều hòa theo phương ngang với tần số góc ω = 10 rad/s. Biết rằng khi động năng và thế năng (mốc ở vị trí cân bằng của vật) bằng nhau thì tốc độ của vật là v = 0,6 m/s. Biên độ dao động của con lắc là A. A = 6 cm B. A = 6 cm C. A = 12 cm D. A = 12 cm Câu 87: Khi mô tả sự chuyển hoá năng lượng của con lắc đơn điều nào sau đây sai ? A. Khi kéo con lắc đơn lệch khỏi vị trí cân bằng một góc 0 thì lực kéo đã thực hiện một công cung cấp năng lượng ban đầu cho vật. B. Khi buông nhẹ, độ cao của viên bi giảm làm thế năng của viên bi tăng. C. Khi viên bi đến vị trí cân bằng thế năng bằng 0, động năng cực đại. D. Khi viên bi đến vị trí biên thế năng cực đại, động năng bằng 0. Câu 88: Một chất điểm dao động điều hòa theo phương trình x = Acos(2πt – π/6) cm. Trong một giây đầu tiên từ thời điểm t = 0, chất điểm có động năng bằng thế năng bao nhiêu lần? A. 4 lần. B. 3 lần. C. 2 lần. D. 5 lần. Câu 89: Một vật dao động điều hòa theo phương ngang. Tại vị trí động năng bằng hai lần thế năng, gia tốc của vật có độ lớn nhỏ hơn gia tốc cực đại A. 2 lần B. 2 lần C. 3 lần D. 3 lần Câu 90: Treo một vật nhỏ có khối lượng m = 1 kg vào một lò xo nhẹ có độ cứng k = 400 N/m tạo thành con lắc lò xo. Con lắc dao động điều hòa theo phương thẳng đứng, chiều dương hướng lên. Vật được kích thích dao động với biên độ A = 5 cm. Động năng của vật khi nó qua vị trí có tọa độ x1 = 3 cm và x2 = –3 cm tương ứng là: A. Eđ1 = 0,18 J và Eđ2 = –0,18 J B. Eđ1 = 0,18 J và Eđ2 = 0,18 J C. Eđ1 = 0,32 J và Eđ2 = 0,32 J D. Eđ1 = 0,64J và Eđ2 = 0,64 J Câu 91: Một con lắc lò xo có m = 200 (g) dao động điều hoà theo phương đứng. Chiều dài tự nhiên của lò xo là ℓo = 30 cm. Lấy g =10 m/s2 . Khi lò xo có chiều dài 28 cm thì vận tốc bằng không và lúc đó lực đàn hồi có độ lớn 2 N. Năng lượng dao động của vật là A. E = 1,5 J B. E = 0,1 J C. E = 0,08 J D. E = 0,02 J Câu 92: Nếu vào thời điểm ban đầu, một chất điểm dao động điều hòa đi qua vị trí biên thì vào thời điểm t = T/6, tỉ số giữa thế năng và động năng của chất điểm là A. 1 B. 3 C. 2 D. 1/3 BÀI GIẢNG TỔNG HỢP DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA Một số kiến thức cần nhớ: 1) Tổng hợp hai dao động: x1 = A1cos(ωt + φ1) và x2 = A2cos(ωt + φ2) được một dao động x = Acos(ωt + φ). Trong đó ( )      ≤≤ + + = ∆++=−++= )(; coscos sinsin tan cos2cos2 21 2211 2211 2 2 2 1 2 2 2 112 2 2 2 1 2 2 2 1 2 ϕϕϕ ϕϕ ϕϕ ϕ ϕϕϕ AA AA AAAAAAAAA + Nếu ∆ϕ = 2kπ     += += 21 21 ϕϕϕ AAA + Nếu ∆ϕ = (2k+1)π          >= >= −= 211 122 21 ; ; AA AA AAA ϕϕ ϕϕ Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 87 -
  • 88.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng + Nếu ∆ϕ = (2k+1)  2 2 2 1 AAA += , từ đó ta luôn có |A1 - A2| ≤ A ≤ A1+ A2 2) Khi biết một dao động thành phần x1 = A1cos(ωt + φ1) và dao động tổng hợp x = Acos(ωt + φ) thì dao động thành phần còn lại là x2 = A2cos(ωt + φ2). Trong đó: ( )      ≤≤ + − = −−+= )(; coscos sinsin tan cos2 21 11 11 1 2 1 22 1 22 2 ϕϕϕ ϕϕ ϕϕ ϕ ϕϕ AA AA AAAAA 3) Khi hai dao động thành phần lệch pha nhau góc ∆φ > thì ta có bài toán tìm A1 để A2 max hoặc ngược lại. + Khi A1 thay đổi để A2 max thì AA  ⊥1         −=      −∆= += ∆ = 22 max21 22 1max2 2 tan. sin AAAA AA A A π ϕ ϕ + Khi A2 thay đổi để A1 max thì AA  ⊥2         −=      −∆= += ∆ = 22 max12 22 2max1 2 tan. sin AAAA AA A A π ϕ ϕ Ví dụ 1: Hai dao động có cùng phương, cùng tần số f = 50 Hz, có biên độ A1 = 20 cm, A2 = 10 cm. Các pha ban đầu φ1 = π/3 rad; φ2 = π rad. a) Viết phương trình của hai dao động đó. b) Tìm biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp. Vẽ trên cùng một giản đồ véc tơ các véctơ 321 ;; AAA  ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 2: Cho hai dao động có phương trình x1 = 3cos(πt + π/3) cm và x2 = 5cos(πt + φ2) cm. Hãy xác định phương trình và vẽ giản đồ véc tơ của dao động tổng hợp trong các trường hợp sau: a) Hai dao động cùng pha. b) Hai dao động ngược pha. c) Dao động 2 sớm pha dao động thứ nhất một góc π/2. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 3: Một vật thực hiện đồng thời 2 dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số có phương trình: x1 = cos(ωt -π/2) cm; x2 = cosωt cm. Viết phương trình của dao động tổng hợp? ....................................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Đáp số: x = 2cos(ωt - π/3) Ví dụ 4: Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số có phương trình: x1 = 5cos(πt + π/3) cm; x2 = 5cos(πt) cm. Viết phương trình của dao động tổng hợp? ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 88 -
  • 89.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Đáp số: x = 5cos(πt + π/6) cm. Ví dụ 5: Cho hai dao động cùng phương, cùng tần số, có các phương trình dao động là x1 = 3cos(ωt) cm và x2 = 4cos(ωt + 5π/6) cm. Tìm biên độ của dao động tổng hợp trên? ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 6: Hai dao động cơ điều hoà, cùng phương, cùng tần số góc ω = 50 rad/s, có biên độ lần lượt là 6 cm và 8 cm, dao động thứ hai trễ pha hơn dao động thứ nhất là π/2. Xác định biên độ của dao động tổng hợp. Từ đó suy ra vận tốc cực đại của dao động tổng hợp. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 7: Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương. Hai phương trình dao động thành phần là x1 = 9cos(10πt + π/2) cm và x2 = 9cos(10πt + φ2 ) cm. Tìm φ2 và lập phương trình dao động tổng hợp trong các trường hợp sau a) Dao động 1 sớm pha 2π/3 so với dao động 2. b) Dao động 1 sớm pha π/2 so với dao động 2. c) Hai dao động ngược pha ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 8: Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương cùng tần số 10 Hz và có biên độ lần lượt là 7 cm và 8 cm. Biết hiệu số pha dao động thành phần là π/6 rad. Tính vận tốc của vật khi vật có li độ 12 cm. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 9: Dao động tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số có phương trình li độ x = - 5sin(πt - 5π/6) cm. Biết dao động hợp thành thứ hai có phương trình li độ x2 = 3cos(πt - π/3) cm. Dao động hợp thành thứ nhất có phương trình li độ như thế nào? ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Đáp số: x1 = 2cos(πt + 2π/3) cm Ví dụ 10: Dao động tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương cùng tần số có phương trình li độ x = 3cos(5πt- 5π/6) cm. Biết dao động thứ nhất có phương trình li độ x1 = 5cos(5πt + π/6) cm. Dao động thứ hai có phương trình li độ như thế nào? ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 11: Một vật tham gia đồng thời vào dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số có phương trình lần lượt là x1 = 2cos(100πt - π/3) cm; x2 = sin(100πt + π/6) cm. a) Viết phương trình của dao động tổng hợp. b) Vật có khối lượng là m = 100 (g), tính năng lượng dao động của vật. c) Tính tốc độ của vật tại thời điểm t = 2 (s). Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 89 -
  • 90.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 12: Một vật tham gia đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số có phương trình lần lượt là x1 = A1cos(20t + π/6) cm; x2 = A2cos(20t + 5π/6) cm. Biết tốc độ cực đại của vật trong quá trình dao động là vmax = 140 cm/s. Biết A2 = 7 cm. Tính biên độ dao động A1 của vật. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 13: Một vật thực hiện hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số có biên độ và pha ban đầu lần lượt là A1, A2, φ1 = π/3, φ2 = - π/2 rad, dao động tổng hợp có biên độ là 18 cm. a) Khi A2 có giá cực đại thì A1 có giá trị là bao nhiêu? b) Khi A1 có giá cực đại thì A2 có giá trị là bao nhiêu? ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 14: Một vật thực hiện hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số với các phương trình x1 = A1cos(ωt + 2π/3) và x2 = A2cos(ωt - π/6). Phương trình của dao động tổng hợp là x = 12co (ωt + φ). Khi A2 có giá trị cực đại thì a) pha ban đầu của dao động tổng hợp có giá trị là b) A1 và A2 có giá trị là bao nhiêu? ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 15: Tìm phương trình dao động tổng hợp của ba dao động có phương trình lần lượt là x1= 4cos(20t + π/6) cm; x2 = 2cos(20t + π/3) cm; x3 = 8cos(20t - π/2) cm ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ TRẮC NGHIỆM TỔNG HỢP DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA Câu 1: Một vật tham gia đồng thời hai dao động điều hoà cùng phương, có phương trình lần lượt là x1 = 3sin(10t + π/3) cm và x2 = 4cos(10t – π/6) cm. Biên độ dao động tổng hợp của vật là A. 1 cm B. 5 cm C. 5 mm D. 7 cm Câu 2: Một vật tham gia đồng thời hai dao động điều hoà cùng phương, có phương trình lần lượt là x1 = 3cos(20t + π/3) cm và x2 = 4cos(20t – π/6) cm. Biên độ dao động tổng hợp của vật là A. 1 cm B. 5 cm C. 5 mm D. 7 cm Câu 3: Một vật tham gia đồng thời hai dao động điều hoà cùng phương, có phương trình lần lượt là x1 = 3cos(πt + φ1) cm và x2 = 4cos(πt + π/3) cm. Khi biên độ dao động tổng hợp có giá trị A = 5 cm thì pha ban đầu của dao động thứ nhất là A. π/6 rad B. 2π/3 rad C. 5π/6 rad D. π/2 rad Câu 4: Một vật tham gia đồng thời hai dao động điều hoà cùng phương, có phương trình lần lượt là x1 = 6sin(πt + φ1) cm và x2 = 8cos(πt + π/3) cm. Khi biên độ dao động tổng hợp có giá trị A = 14 cm thì pha ban đầu của dao động thứ nhất là A. π/6 rad B. 2π/3 rad C. 5π/6 rad D. π/3 rad Câu 5: Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số có phương trình x1 = A1sin(ωt + φ1) cm, x2 = A2sin(ωt + φ2) cm thì biên độ của dao động tổng hợp lớn nhất khi A. φ2 – φ1 = (2k + 1)π B. φ2 – φ1 = (2k + 1)π/2 C. φ2 – φ1 = k2π. D. φ2 – φ1 = (2k + 1)π/4 Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 90 -
  • 91.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Câu 6: Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số có phương trình x1 = A1sin(ωt + φ1) cm, x2 = A2sin(ωt + φ2) cm thì biên độ của dao động tổng hợp nhỏ nhất khi: A. φ2 – φ1 = (2k + 1)π B. φ2 – φ1 = (2k + 1)π/2 C. φ2 – φ1 = k2π. D. φ2 – φ1 = (2k + 1)π/4 Câu 7: Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số có phương trình: x1 = A1sin(ωt + φ1) cm, x2 = A2sin(ωt + φ2) cm thì pha ban đầu của dao động tổng hợp xác định bởi: A. 2211 2211 coscos sinsin tan ϕϕ ϕϕ ϕ AA AA + + = C. 2211 2211 coscos sinsin tan ϕϕ ϕϕ ϕ AA AA − − = B. 2211 2211 sinsin coscos tan ϕϕ ϕϕ ϕ AA AA + + = D. 2211 2211 sinsin coscos tan ϕϕ ϕϕ ϕ AA AA − − = Câu 8: Một vật tham gia đồng thời hai dao động điều hoà cùng phương, có phương trình lần lượt là x1 = 3sin(10t – π/3) cm và x2 = 4cos(10t + π/6) cm. Tốc độ cực đại của vật là A. v = 70 cm/s B. v = 50 cm/s C. v = 5 m/s D. v = 10 cm/s Câu 9: Một vật tham gia đồng thời hai dao động điều hoà cùng phương, có phương trình lần lượt là x1 = 3cos(10t – π/3) cm và x2 = 4cos(10t + π/6) cm. Độ lớn gia tốc cực đại của vật là A. amax = 50 cm/s2 B. amax = 500 cm/s2 C. amax = 70 cm/s2 D. amax = 700 cm/s2 Câu 10: Dao động tổng hợp của hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số, biên độ A1 và A2, vuông pha nhau có biên độ là A. 2 2 2 1 AAA −= B. A = A1 + A2 C. 2 2 2 1 AAA += D. A = |A1 – A2| Câu 11: Dao động tổng hợp của hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số, biên độ A1 và A2 có biên độ A. A ≤ A1 + A2 B. |A1 – A2| ≤ A ≤ A1 + A2 C. A = |A1 – A2| D. A ≥ |A1 – A2| Câu 12: Hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số, biên độ A1 và A2, ngược pha nhau. Dao động tổng hợp có biên độ: A. A = 0. B. 2 2 2 1 AAA −= C. A = A1 + A2. D. A = |A1 – A2| Câu 13: Hai dao động điều hòa thành phần cùng phương, cùng tần số, cùng pha có biên độ là A1 và A2 với A2 = 3A1 thì dao động tổng hợp có biên độ là A. A = A1 B. A = 2A1 C. A = 3A1 D. A = 4A1 Câu 14: Hai dao động điều hòa thành phần cùng phương, cùng tần số, dao động vuông pha có biên độ là A1 và A2 thỏa mãn 3A2 = 4A1 thì dao động tổng hợp có biên độ là A. A = (5/4)A1 B. A = (5/3)A1 C. A = 3A1 D. A = 4A1 Câu 15: Hai dao động điều hòa thành phần cùng phương, cùng tần số, có biên độ lần lượt là 8 cm và 12 cm, biên độ dao động tổng hợp có thể nhận giá trị A. A = 5 cm. B. A = 2 cm. C. A = 21 cm. D. A = 3 cm. Câu 16: Hai dao động điều hòa thành phần cùng phương, cùng tần số, có biên độ lần lượt là 6 cm và 8 cm, biên độ dao động tổng hợp không thể nhận giá trị A. A = 4 cm. B. A = 8 cm. C. A = 6 cm D. A = 15 cm. Câu 17: Hai dao động thành phần có biên độ 4 cm và 12 cm. Biên độ dao động tổng hợp có thể nhận giá trị A. A = 48 cm. B. A = 4 cm. C. A = 3 cm. D. A = 9,05 cm. Câu 18: Có 3 dao động điều hoà với các phương trình lần lượt là x1 = 2sin(ωt), x2 = 3sin(ωt – π/2), x3 = 4cos(ωt). Nhận xét nào sau đây là đúng? A. x2 và x3 ngược pha nhau. B. x2 và x3 vuông pha nhau. C. x1 và x3 ngược pha nhau. D. x1 và x3 cùng pha nhau. Câu 19: Có 2 dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số có phương trình x1 = 3sin(ωt – π/2) cm; x2 = 4cos(ωt) cm. Dao động tổng hợp của 2 dao động trên Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 91 -
  • 92.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng A. có biên độ 7 cm. B. có biên độ 1 cm. C. ngược pha với x2. D. cùng pha với x1. Câu 20: Cho hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số, cùng biên độ 2 cm và có các pha ban đầu lần lượt là 2π/3 và π/6. Pha ban đầu và biên độ của dao động tổng hợp của hai dao động trên là A. φ = rad, A = 2 cm B. φ = ; A = 2 cm C. φ = ; A = 2 cm D. φ = ; A = 2 cm Câu 21: Chọn câu đúng khi nói về sự tổng hợp dao động điều hòa ? A. Biên độ tổng hợp có giá trị cực tiểu, khi độ lệch pha của hai dao động thành phần bằng một số lẻ của π/2. B. Biên độ tổng hợp có giá trị cực tiểu, khi độ lệch pha của hai dao động thành phần bằng một số chẳn của π. C. Biên độ tổng hợp có giá trị cực đại, khi độ lệch pha của hai dao động thành phần bằng một số chẳn của π. D. Biên độ tổng hợp có giá trị cực đại, khi độ lệch pha của hai dao động thành phần bằng một số lẻ của π. Câu 22: Cho hai dao động điều hòa cùng phương cùng chu kì T = 2 (s). Dao động thứ nhất tại thời điểm t = 0 có li độ bằng biên độ và bằng 1 cm. Dao động thứ hai có biên độ bằng cm, tại thời điểm ban đầu có li độ bằng 0 và vận tốc âm. Biên độ dao động tổng hợp của hai dao động trên là A. 2 cm. B. 3 cm. C. 5 cm. D. 2 cm. Câu 23: Một chất điểm tham gia đồng thời vào hai dao động điều hoà với các phương trình lần lượt là x1 = 4cos10πt cm và x2 = 4sin(10πt) cm. Tốc độ của của chất điểm khi t = 2 (s) là A. v = 125cm/s B. v = 120,5 cm/s C. v = –125 cm/s D. v = 125,7 cm/s Câu 24: Một vật thực hiện đồng thời 2 dao động điều hòa có phương trình lần lượt là x1 = 127sin(ωt – π/3) mm, x2 =127sin(ωt) mm. Chọn phát biểu đúng ? A. Biên độ dao động tổng hợp là A = 200 mm. B. Pha ban đầu của dao động tổng hợp là π/6 rad. C. Phương trình của dao động tổng hợp là x = 220sin(ωt – π/6) mm. D. Tần số góc của dao động tổng hợp là ω = 2 rad/s. Câu 25: Một chất điểm có khối lượng m = 50 (g) tham gia đồng thời hai dao động điều hoà cùng phương cùng biên độ 10 cm, cùng tần số góc 10 rad/s. Năng lượng của dao động tổng hợp bằng 25 mJ. Độ lệch pha của hai dao động thành phần bằng A. 0 rad. B. π/3 rad. C. π/2 rad. D. 2π/3 rad. Câu 26: Hai dao động cơ điều hoà có cùng phương và cùng tần số f = 50 Hz, có biên độ lần lượt là 2A và A, pha ban đầu lần lượt là π/3 và π. Phương trình của dao động tổng hợp có thể là phương trình nào sau đây: A. x = Acos(100πt + ) B. x = 3Acos(100πt + ) C. x = Acos(100πt - ) D. x = 3Acos(100πt + ) Câu 27: Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương theo các phương trình x1 = - 4sin(πt) cm và x2 = 4cost cm . Phương trình dao động tổng hợp là A. x = 8cos(πt + π/6) cm B. x = 8sin(πt – π/6) cm C. x = 8cos(πt – π/6) cm D. x = 8sin(πt + π/6) cm Câu 28: Một vật tham gia hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số có các phương trình lần lượt là x1 = 5sin(ωt – π/3) cm; x2 = 5sin(ωt + 5π/3) cm. Dao động tổng hợp có dạng A.       += 3 cos25 π ωtx cm. B.       −= 3 cos10 π ωtx cm. C. ( )tx ωsin25= cm. D.       += 3 cos 2 35 π ωtx cm. Câu 29: Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hoà cùng phương có các phương trình dao động Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 92 -
  • 93.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng thành phần là: x1 = 5sin(10πt) cm và x2 = 5sin(10πt + π/3) cm. Phương trình dao động tổng hợp của vật là A.       += 6 10sin5 π πtx cm. B.       += 6 10sin35 π πtx cm. C.       += 4 10sin35 π πtx cm. D.       += 2 10sin5 π πtx cm. Câu 30: Hai dao động điều hoà cùng phương có phương trình dao động lần lượt là x1 = 4cos(10πt – π/3) cm và x2 = 4cos(10πt + π/6) cm. Phương trình của dao động tổng hợp là A.       −= 12 10cos24 π πtx cm. B.       −= 12 10cos8 π πtx cm. c.       −= 6 10cos8 π πtx cm. D.       −= 6 10cos24 π πtx cm. Câu 31: Dao động tổng hợp của hai dao động điều hoà cùng phương có phương trình dao động lần lượt là       += 3 10cos241 π πtx cm và       −= 6 10cos242 π πtx cm có phương trình A.       −= 6 10cos8 π πtx cm. B.       −= 6 10cos24 π πtx cm. c.       += 12 10cos24 π πtx cm. D.       += 12 10cos8 π πtx cm. Câu 32: Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số f, biên độ và pha ban đầu lần lượt là A1 = 5 cm, A2 = 5 cm, φ1 = - rad, φ2 = rad. Phương trình dao động tổng hợp : A. x = 10cos(2πft + π/3) cm B. x = 10cos(2πft + π/6) cm C. x = 10cos(2πft – π/3) cm D. x = 10cos(2πft – π/6) cm Câu 33: Một vật thực hiện đồng thời ba dao động điều hoà cùng phương cùng tần số góc ω, biên độ và pha ban đầu lần lượt là A1 = 250 mm, A2 = 150 mm, A3= 400 mm, φ1 = 0, φ2 = ; φ3 = - . Phương trình dao động tổng hợp là: A. x = 500cos(2πft + π/3) mm. B. x = 500cos(2πft – π/6) mm. C. x = 500cos(2πft – π/3) mm. D. x = 500cos(2πft + π/6) mm. Câu 34: Cho hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số, biên độ lần lượt là A1 = 9 cm, A2; φ1 = π/3, φ2 = – π/2. Khi biên độ của dao động tổng hợp là 9 cm thì biên độ A2 là A. A2 = 4,5 cm. B. A2 = 9 cm. C. A2 = 9 cm. D. A2 = 18 cm. Câu 35: Biên độ của dao động tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số không phụ thuộc vào A. biên độ của dao động thành phần thứ nhất. B. biên độ của dao động thành phần thứ hai. C. độ lệch pha của hai dao động thành phần. D. tần số chung của hai dao động thành phần. Câu 36: Dao động tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số, khác pha ban đầu là dao động điều hòa có A. biên độ bằng tổng các biên độ của hai dao động thành phần. B. chu kỳ bằng tổng các chu kỳ của hai dao động thành phần. C. tần số bằng tổng các tần số của hai dao động thành phần. D. pha ban đầu phụ thuộc vào biên độ và pha ban đầu của hai dao động thành phần. Câu 37: Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số 50 Hz, có biên độ lần lượt là 8 cm và 6 cm và cùng pha nhau thì dao động tổng hợp có biên độ và tần số lần lượt là A. A = 10 cm và f = 100 Hz. B. A = 10 cm và f = 50 Hz. C. A = 14 cm và f = 100 Hz. D. A = 14 cm và f = 50 Hz. Câu 38: Biên độ dao động tổng hợp của hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số, cùng biên độ A và lệch pha nhau 2π/3 là A. A B. C. D. A. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 93 -
  • 94.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Câu 39: Biên độ dao động tổng hợp của hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số, cùng biên độ A và lệch pha nhau π/3 là: A. A B. A C. D. . Câu 40: Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hoà có phương trình x1 = A1cos(20t + π/6) cm, x2 = 3cos(20t + 5π/6) cm. Biết tốc độ cực đại của vật là 140 cm/s. Khi đó biên độ A1 và pha ban đầu của vật là A. A1 = 8 cm, φ = 520 B. A1 = 8 cm, φ = 520 C. A1 = 5 cm, φ = 520 D. Một giá trị khác. Câu 41: Một vật tham gia đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương, có phương trình x1= A1cos(ωt - π/3) và x2 = A2cos(ωt + π/3), dao động tổng hợp có biên độ A = 2 cm. Điều kiện để A1 có giá trị cực đại thì A2 có giá trị là A. 5 cm. B. 2 cm. C. 3 cm. D. 4 cm Câu 42: Một vật thực hiện hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số có biên độ và pha ban đầu lần lượt là A1, A2, φ1 = –π/3, φ2 = π/2 rad, dao động tổng hợp có biên độ là 9 cm. Khi A2 có giá cực đại thì A1 và A2 có giá trị là A. A1= 9 cm, A2 = 18 cm. B. A1 = 18 cm, A2 = 9 cm. . C. A1= 9 cm, A2 = 9 cm. D. A1= 18 cm, A2 = 9 cm. Câu 43: Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương, theo các phương trình x1 = 4cos(πt + φ) cm và x2 = 4cos(πt) cm . Biên độ dao động tổng hợp đạt giá trị lớn nhất khi A. φ = 0 rad B. φ = π rad C. φ = π/3 rad D. φ = π/2 rad Câu 44: Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương, theo các phương trình x1 = 4cos(πt + φ) cm và x2 = 4cos(πt) cm . Biên độ dao động tổng hợp đạt giá trị nhỏ nhất khi A. φ = 0 rad B. φ = π rad C. φ = 2π rad D. φ = π/2 rad Câu 45: Hai dao động điều hòa nào sau đây được gọi là cùng pha? A. x1 = 3cos(πt + π/6) cm và x2 = 3cos(πt + π/3) cm. B. x1 = 4cos(πt + π/6) cm và x2 = 5cos(πt + π/6) cm. C. x1 = 2cos(2πt + π/6) cm và x2 = 2cos(πt + π/6) cm. D. x1 = 3cos(πt + π/4) cm và x2 = 3cos(πt + π/6) cm. Câu 46: Một vật đồng thời tham gia hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số có các phương trình lần lượt là x1 = 3cos(10t + π/3) cm, x2 = A2cos(10t – π/6) cm. Tốc độ của vật khi qua vị trí cân bằng là 50 cm/s. Biên độ dao động thành phần thứ hai là: A. 1 cm. B. 4 cm. C. 2 cm. D. 5 cm. Câu 47: Một vật đồng thời tham gia hai dao động điều hoà cùng phương cùng tần số góc ω = 20 rad/s. Dao động thành phần thứ nhất có biên độ A1 = 6 cm và pha ban đầu φ1 = π/2, dao động thành phần thứ hai có pha ban đầu φ2 = 0. Biết tốc độ cực đại khi vật dao động là v = 2 m/s. Biên độ dao động thành phần thứ hai là A. A2 = 10 cm. B. A2 = 4 cm. C. A2 = 20 cm. D. A2 = 8 cm. DAO ĐỘNG TẮT DẦN, DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC 1) Dao động tắt dần Khái niệm: Là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian năng lượng dao động cũng giảm dần. Nguyên nhân: Do ma sát, lực cản và độ nhớt của môi trường. 2) Dao động duy trì Khái niệm: Là dao động tắt dần, nhưng được cung cấp năng lượng trong mỗi chu kì để bổ sung vào phần năng lượng bị mất mát do ma sát. Đặc điểm: Chu kì dao động riêng của vật không thay đổi khi được cung cấp năng lượng. 3) Dao động cưỡng bức Khái niệm: Là dao động chịu tác dụng của một ngoại lực cưỡng bức F = Focos(ωt + φ). Đặc điểm: + Dao động cưỡng bức là dao động điều hòa (có dạng hàm sin). + Tần số góc của dao động cưỡng bức bằng tần số góc của ngoại lực cưỡng bức. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 94 -
  • 95.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng + Biên độ của dao động cưỡng không đổi, tỉ lệ với Fo và phụ thuộc vào tần số góc của ngoại lực ω. 4) Hiện tượng cộng hưởng Là hiện tượng biên độ dao động đạt cực đại khi ω = ωo, với ωo là tần sô góc dao động riêng của vật. Các bài toán về cộng hưởng cơ Ví dụ 1: Một hành khách dùng dây cao su treo một chiếc ba lô lên trần toa tầu, ngay phía trên một trục bánh xe của toa tầu. Khối lượng của ba lô là m = 16 kg, hệ số cứng của dây cao su là k = 900 N/m, chiều dài mỗi thanh ray là s = 12,5 m, ở chỗ nối hai thanh ray có một khe nhỏ. Hỏi tầu chạy với vận tốc bao nhiêu thì ba lô dao động mạnh nhất? Hướng dẫn giải: + Chu kì dao động riêng của ba lô: k m T π20 = + Chu kì chuyển động tuần hoàn của tầu: Tth = . + Để ba lô dao động mạnh nhất thì xẩy ra hiện tượng cộng hưởng. Khi đó ta có To= Tth  m kS v π2 ∆ = = 16 900 2 5,12 π ≈ 15 m/s . Ví dụ 2: Một người đi bộ với vận tốc v = 3 m/s. Mỗi bước đi dài s = 0,6 m. a) Xác định chu kì và tần số của hiện tượng tuần hoàn của người đi bộ. b) Nếu người đó xách một xô nước mà nước trong xô dao động với tần số f = 2 Hz. Người đó đi với vận tốc bao nhiêu thì nước trong xô bắn toé ra ngoài mạnh nhất? Hướng dẫn giải: a) Chu kì của hiện tượng tuần hoàn của người đi bộ là thời gian để bước đi một bước: Tth = = = 0,2 s. Tần số của hiện tượng này là fth = thT 1 = 5 Hz b) Để nước trong xô bắn toé ra ngoài mạnh nhất thì chu kì dao động của bước đi phải bằng chu kì dao động của nước trong xô (hiện tượng cộng hưởng), tức là: Tth = To ⇔ 0 1 fv S =  v = ∆S.f0 Từ đó ta có vận tốc của người đi bộ v = 1,2 m/s Ví dụ 3: Một người đèo hai thùng nước ở phía sau xe đạp và đạp xe trên con đường lát bê tông. Cứ cách S = 3 (m), trên đường lại có một rãnh nhỏ. Đối với người đó vận tốc nào là không có lợi? Vì sao? Cho biết chu kì dao động riêng của nước trong thùng là T = 0,9 (s). ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Đ/S: v = m/s. Các bài toán về dao động tắt dần: Một số đặc điểm: + Khi hệ dao động trong môi trường có lực ma sát Fms thì hệ sẽ dao động tắt dần. + Lực ma sát luôn luôn hướng ngược chiều chuyển động nên sinh công âm làm cho cơ năng con lắc giảm dần, chuyển hoá thành nhiệt năng. + Lực ma sát lớn dao động sẽ tắt nhanh còn lực ma sát nhỏ dao động tắt chậm. + Nếu vật có khối lượng m trượt trên mặt phẳng với hệ số ma sát µ thì độ lớn của lực ma sát là Fms là góc hợp bởi phương chuyển động so với phương ngang). Một số công thức cơ bản: + Độ giảm biên độ sau một chu kì: 2 44 ωm F k F A ==∆ + Quãng đường vật đi được cho đến khi dừng lại: F Am F kA S 22 2 0 22 0 ω == + Số dao động vật thực hiện được đến khi dừng lại: A A N ∆ = 0 số lần vật qua VTCB là n = 2N. + Thời gian vật dao động đến khi dừng lại ∆t = N.T = A A ∆ 0 .T Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 95 -
  • 96.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng + Tốc độ cực đại của vật trong quá trình dao động vmax = ωA1 = ω(A0 - x0); x0 = = ∆A Ví dụ 1. Một vật có khối lượng m = 100 (g) gắn với một lò xo mà cứ kéo một lực F thì dãn 1 N thêm ∆ℓ = 1 cm . Đầu còn lại của lò xo gắn vào điểm cố định sao cho vật dao động dọc theo trục Ox song song với mặt phẳng ngang Kéo vật khỏi vị trí cân bằng để lò xo dãn một đoạn 10 cm rồi buông nhẹ cho hệ dao động. Chọn gốc toạ độ O là vị trí cân bằng, chiều dương của trục ngược với chiều kéo ra nói trên. Chọn gốc thời gian là lúc vật bắt đầu dao động. Lấy g = π2 = 10. 1. Nếu không có ma sát giữa vật và mặt phẳng ngang thì vật sẽ dao động thế nào? Viết phương trình dao động của nó. 2. Khi hệ số ma sát giữa m và mặt phẳng ngang là µ = 0,1 thì vật sẽ dao động thế nào? a) Tìm tổng chiều dài quãng đường S mà vật đi được cho tới lúc dừng lại. b) Tìm thời gian từ lúc buông tay cho đến lúc m dừng lại. Hướng dẫn giải: + Độ cứng của lò xo: k = = 100 N/m 1. Khi không có ma sát giữa m và thanh ngang thì vật dao động điều hoà. + Tần số góc: ω = = 10π rad/s, chu kì dao động: T = = =0,2 s + Phương trình li độ và phương trình vận tốc: ( ) ( )   += += ϕππ ϕπ tAv tAx 10cos10 10sin + Tại t = 0:    = −= 0 100 v x ⇔    = −= 0cos10 10sin ϕπ ϕ A A      −= = 2 10 π ϕ cmA + Vậy phương trình dao động là: x = 1 sin(10πt - π/2) cm 2. Khi hệ số ma sát µ = 0,1 thì dao động sẽ tắt dần. a) Gọi Smax là tổng chiều dài quãng đường mà vật đi được cho tới lúc dừng lại, thì cơ năng ban đầu của vật phải bằng công của lực ma sát: E = Fms.Smax ⇔ kA2 = µmgSmaxSmax = 10.1,0.1,0.2 1,0.100 2 22 = mg KA µ = 5 m b) Gọi A và A’ là biên độ dao động trước và sau một chu kì. Độ giảm cơ năng phải bằng công của lực ma sát thực hiện trong một chu kì: kA2 - kA’2 = µmg4A ⇔ k(A+A’)(A-A’) = µmg4A (với ∆A = A - A’; A’ ≈ A A’+ A ≈2A)  ∆A = = = 0,004 m = 0,4 (cm). + Số chu kì thực hiện được từ lúc dao động cho đến khi dừng hẳn: N = = = 25. + Do đó thời gian từ lúc buông tay cho đến lúc dừng lại: t = N.T = 0,2.2,5 = 5 s . Ví dụ 2. Một lò xo nhẹ độ cứng k = 300 N/m, một đầu cố định, đầu kia gắn quả cầu nhỏ khối lượng m = 0,15 kg. Quả cầu có thể trượt trên dây kim loại căng ngang trùng với trục lò xo và xuyên tâm quả cầu. Kéo quả cầu ra khỏi vị trí cân bằng 2 cm rồi thả cho quả cầu dao động. Do ma sát quả cầu dao động tắt dần chậm. Sau 200 dao động thì quả cầu dừng lại. Lấy g = 10 m/s2 . a) Độ giảm biên độ trong mỗi dao động tính bằng công thức nào. b) Tính hệ số ma sát µ. Hướng dẫn giải: a) Độ giảm biên độ trong mỗi chu kỳ dao động là 2 44 ωm F k F A ==∆ b) Sau 200 dao động thì vật dừng lại nên ta có N = 200. Áp dụng công thức: mg kA A A N µ4 00 = ∆ = Thay số với k = 300 N/m và A = 2 cm, m = 0,15 kg, g = 10 m/s2 ta được: 200 =  µ =005 Ví dụ 3. Một con lắc lò xo gồm lò xo có hệ số đàn hồi k = 60 N/m và quả cầu có khối lượng m = 60 (g), dao động trong một chất lỏng với biên độ ban đầu A = 12 cm. Trong quá trình dao động con lắc luôn chịu tác dụng của một lực cản có độ lớn không đổi FC. Xác định độ lớn của lực cản đó. Biết khoảng thời gian từ lúc dao động cho đến khi dừng hẳn là = 120 (s). Cho π2 = 10. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 96 -
  • 97.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Hướng dẫn giải: + Chu kì dao động của con lắc: 60 06,0 22 ππ == k m T = 0,2 s + Độ giảm cơ năng sau một chu kì bằng công của lực ma sát cản trở trong chu kì đó: kA2 - kA’2 = FC.4A ⇔ k(A+A’)(A-A’) = FC.4A ⇔ .∆A.2.A ≈ FC.4A + Suy ra độ giảm biên độ sau một chu kì: ∆A = + Số dao động thực hiện được: N = = CF kA 4 + Thời gian kể từ lúc dao động cho đến khi dừng hẳn: τ = N.T = CF kA 4 .T + Suy ra, độ lớn lực cản: FC = = = 0,003 N Ví dụ 4. Một vật khối lượng m = 200 (g) nối với một lò xo có độ cứng k = 80 N/m. Đầu còn lại của lò xo gắn cố định, sao cho vật có thể dao động trên mặt phẳng nằm ngang. Kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng một đoạn 10 cm rồi buông tay không vận tốc ban đầu. Chọn trục toạ độ Ox trùng với phương chuyển động, gốc toạ độ O là vị trí cân bằng, và chiều dương của trục ngược với chiều kéo ra nói trên. Chọn gốc thời gian là lúc buông tay. Lấy gia tốc trọng trường g = 10 m/s2 . 1. Nếu bỏ qua ma sát giữa vật và mặt phẳng nằm ngang. Viết phương trình dao động. 2. Khi hệ số ma sát giữa m và mặt phẳng nằm ngang là µ = 0,1 thì dao động sẽ tắt dần. a) Tìm tổng chiều dài quãng đường mà vật đi được cho tới lúc dừng lại. b) Tính độ giảm biên độ dao động sau một chu kì. Tìm thời gian từ lúc vật bắt đầu dao động cho đến lúc dừng lại. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Đ/s: 1. x = 10sin(20t - ) cm 2. a) S = 2 m. b) ∆A = 1 cm ; t = π s . Ví dụ 5. Một vật khối lượng m = 1 kg nối với một lò xo có độ cứng k = 100 N/m. Đầu còn lại của lò xo gắn cố định, sao cho vật có thể dao động dọc theo trục Ox trên mặt phẳng nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang một góc α = 600 . Hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng nghiêng là µ = 0,01. Từ vị trí cân bằng truyền cho vật vận tốc ban đầu vo = 50 cm/s thì vật dao động tắt dần. Xác định khoảng thời gian từ lúc bắt đầu dao động cho đến khi dừng hẳn. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Đ/s: τ = 5π (s). Ví dụ 6. Một vật khối lượng m = 100 (g) gắn với một lò xo có độ cứng 100 N/m, dao động trên mặt phẳng ngang với biên độ ban đầu 10cm. Lấy gia tốc trọng trường g = 10m/s2 , π2 = 10. Biết hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng ngang là µ = 0,1. Vật dao động tắt dần với chu kì không đổi. a) Tìm tổng chiều dài quãng đường S mà vật đi được cho tới lúc dừng lại. b) Tìm thời gian từ lúc dao động cho đến lúc dừng lại. ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 97 -
  • 98.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ Ví dụ 7. Một con lắc đơn có chiều dài ℓ = 0,5 m, quả cầu nhỏ có khối lượng m = 100 (g). Cho nó dao động tại nơi có gia tốc trọng trường g = 9,8 m/s2 với biên độ góc αo = 0,14 rad. Trong quá trình dao động, con lắc luôn chịu tác dụng của lực ma sát nhỏ có độ lớn không đổi FC = 0,002 N thì nó sẽ dao động tắt dần. Dao động tắt dần có cùng chu kì như khi không có lực cản. Hãy chứng tỏ sau mỗi chu kì biên độ giảm một lượng nhất định. Tính khoảng thời gian từ lúc bắt đầu dao động cho đến khi dừng hẳn. Hướng dẫn giải: + Chu kì dao động của con lắc đơn: === 8,9 5,0 1416,3.22 g l T π 1,42 s + Sau mỗi chu kì biên độ góc giảm một lượng không đổi: ∆α = 8,9.1,0 002.0.44 = mg FC ≈ 0,0082 rad + Số dao động thực hiện được: N = α α ∆ 0 + Khoảng thời gian từ lúc bắt đầu dao động cho đến khi dừng hẳn là τ = N.T = α α ∆ 0 .T ≈ 24,24 s Ví dụ 8. Một con lắc đơn có chiều dài ℓ = 0,248 m, quả cầu nhỏ có khối lượng m = 100 (g). Cho nó dao động tại nơi có gia tốc trọng trường g = 9,8 m/s2 với biên độ góc αo = 0,07 rad trong môi trường dưới tác dụng của lực cản (có độ lớn không đổi) thì nó sẽ dao động tắt dần có cùng chu kì như khi không có lực cản. Xác định độ lớn của lực cản. Biết con lắc đơn chỉ dao động được τ = 100 (s) thì ngừng hẳn. Hướng dẫn giải: + Chu kì dao động của con lắc đơn: 8,9 248,0 1416,3.22 == g l T π ≈ 1, s + Sau mỗi chu kì biên độ góc giảm một lượng không đổi: ∆α = mg FC4 + Số dao động thực hiện được: N = α α ∆ 0 = CF mg 4 0α + Mặt khác, số dao động thực hiện được từ lúc dao động cho đến khi dừng hẳn theo bài ra là N = = = 100 s + Suy ra, độ lớn của lực cản: 07,0. 100.4 8,9/1,0 . 4 0 == α N mg FC = 0,1715.10-3 N DAO ĐỘNG TẮT DẦN, DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC (ĐỀ THI TRẮC NGHIỆM) Lý thuyết về dao động tắt dần, cưỡng bức, cộng hưởng: Câu 1: Nguyên nhân gây ra dao động tắt dần của con lắc đơn trong không khí là do A. trọng lực tác dụng lên vật. B. lực căng dây treo. C. lực cản môi trường. D. dây treo có khối lượng đáng kể. Câu 2: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về dao động tắt dần? A. Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian. B. Nguyên nhân của dao động tắt dần là do ma sát. C. Trong dầu, thời gian dao động của vật kéo dài hơn so với khi vật dao động trong không khí. D. A và C. Câu 3: Chọn câu sai khi nói về dao động tắt dần? A. Dao động tắt dần luôn luôn có hại, nên người ta phải tìm mọi cách để khắc phục dao động này. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 98 -
  • 99.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng B. Lực cản môi trường hay lực ma sát luôn sinh công âm. C. Dao động tắt dần càng chậm nếu như năng lượng ban đầu truyền cho hệ dao động càng lớn và hệ số lực cản môi trường càng nhỏ. D. Biên độ hay năng lượng dao động giảm dần theo thời gian. Câu 4: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về dao động tắt dần? A. Tần số của dao động càng lớn thì dao động tắt dần càng chậm. B. Cơ năng của dao động giảm dần. C. Biên độ của dao động giảm dần. D. Lực cản càng lớn thì sự tắt dần càng nhanh. Câu 5: Nguyên nhân gây ra dao động tắt dần của con lắc đơn dao động trong không khí là A. do trọng lực tác dụng lên vật. B. do lực căng của dây treo. C. do lực cản của môi trường. D. do dây treo có khối lượng đáng kể. Câu 6: Một con lắc dao động tắt dần. Cứ sau mỗi chu kì, biên độ giảm 3%. Phần năng lượng của con lắc bị mất đi trong một dao động toàn phần là A. 4,5%. B. 6% C. 9% D. 3% Câu 7: Một con lắc dao động tắt dần. Sau một chu kì biên độ giảm 10%. Phần năng lượng mà con lắc đã mất đi trong một chu kỳ là A. 90% B. 8,1% C. 81% D. 19% Câu 8: Một chất điểm dao động tắt dần có tốc độ cực đại giảm đi 5% sau mỗi chu kỳ. Phần năng lượng của chất điểm bị giảm đi trong một dao động là A. 5% B. 9,6% C. 9,8% D. 9,5% Câu 9: Một con lắc lò xo đang dao động điều hòa với biên độ A thì chịu tác dụng của lực cản và dao động tắt dần. Sau 1 chu kì thì vận tốc qua vị trí cân bằng giảm 10% so với vận tốc cực đại khi dao động điều hòa. Sau 1 chu kì cơ năng của con lắc so với cơ năng ban đầu chỉ bằng A. 10%. B. 20% C. 81%. D. 18% Câu 10: Nhận xét nào sau đây là không đúng? A. Dao động tắt dần càng nhanh nếu lực cản của môi trường càng lớn. B. Dao động duy trì có chu kỳ bằng chu kỳ dao động riêng của con lắc. C. Dao động cưỡng bức có tần số bằng tần số của lực cưỡng bức. D. Biên độ của dao động cưỡng bức không phụ thuộc vào tần số lực cưỡng bức. Câu 11: Phát biểu nào sau đây là đúng? A. Dao động duy trì là dao động tắt dần mà người ta đã làm mất lực cản của môi trường đối với vật dao động. B. Dao động duy trì là dao động tắt dần mà người ta đã tác dụng ngoại lực biến đổi điều hoà theo thời gian vào vật dao động. C. Dao động duy trì là dao động tắt dần mà người ta đã tác dụng ngoại lực vào vật dao động cùng chiều với chiều chuyển động trong một phần của từng chu kỳ. D. Dao động duy trì là dao động tắt dần mà người ta đã kích thích lại dao động sau khi dao động bị tắt hẳn. Câu 12: Chọn câu trả lời sai? A. Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian. B. Dao động cưỡng bức là dao động dưới tác dụng của một ngoại lực biến thiên tuần hoàn. C. Khi cộng hưởng dao động thì tần số dao động của hệ bằng tần số riêng của hệ dao động. D. Tần số của dao động cưỡng bức luôn bằng tần số riêng của hệ dao động. Câu 13: Biên độ dao động cưỡng không thay đổi khi thay đổi Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 99 -
  • 100.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng A. tần số ngoại lực tuần hoàn. B. biên độ ngoại lực tuần hoàn. C. pha ban đầu ngoại lực tuần hoàn. D. lực cản môi trường. Câu 14: Phát biểu nào dưới đây về dao động cưỡng bức là sai? A. Nếu ngoại lực cưỡng bức là tuần hoàn thì trong thời kì đầu dao động của con lắc là tổng hợp dao động riêng của nó với dao động của ngoại lực tuần hoàn. B. Sau một thời gian dao động còn lại chỉ là dao động của ngoại lực tuần hoàn. C. Tần số của dao động cưỡng bức bằng tần số của ngoại lực tuần hoàn. D. Để trở thành dao động cưỡng bức, ta cần tác dụng lên con lắc dao động một ngoại lực không đổi. Câu 15: Chọn phát biểu đúng khi nói về dao động cưỡng bức? A. Tần số của dao động cưỡng bức là tần số của ngoại lực tuần hoàn. B. Tần số của dao động cưỡng bức là tần số riêng của hệ. C. Biên độ của dao động cưỡng bức là biên độ của ngoại lực tuần hoàn. D. Biên độ của dao động cưỡng bức chỉ phụ thuộc vào tần số của ngoại lực tuần hoàn. Câu 16: Chọn một phát biếu sai khi nói về dao động tắt dần? A. Ma sát, lực cản sinh công làm tiêu hao dần năng lượng của dao động. B. Dao động có biên độ giảm dần do ma sát hoặc lực cản của môi trường tác dụng lên vật dao động. C. Tần số của dao động càng lớn thì quá trình dao động tắt dần càng kéo dài. D. Lực cản hoặc lực ma sát càng lớn thì quá trình dao động tắt dần càng kéo dài. Câu 17: Phát biểu nào sau đây là đúng? A. Dao động cưỡng bức là dao động dưới tác dụng của ngoại lực biến đổi tuần hoàn. B. Biên độ dao động cưỡng bức phụ thuộc vào mối quan hệ giữa tần số của lực cưỡng bức và tần số dao động riêng của hệ. C. Sự cộng hưởng thể hiện rõ nét nhất khi lực ma sát của môi trương ngoài là nhỏ. D. Cả A, B và C đều đúng. Câu 18: Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi A. tần số của lực cưỡng bức bằng tần số riêng của hệ. B. tần số dao động bằng tần số riêng của hệ. C. tần số của lực cưỡng bức nhỏ hơn tần số riêng của hệ. D. tần số của lực cưỡng bức lớn hơn tần số riêng của hệ. Câu 19: Chọn phát biểu sai về hiện tượng cộng hưởng. A. Điều kiện cộng hưởng là hệ phải dao động cưỡng bức dưới tác dụng của ngoại lực biến thiên tuần hoàn có tần số ngoại lực f bằng tần số riêng của hệ fo B. Biên độ cộng hưởng dao động không phụ thuộc vào lực ma sát của môi trường, chỉ phụ thuộc vào biên độ của ngoại lực cưỡng bức. C. Hiện tượng đặc biệt xảy ra trong dao động cưỡng bức là hiện tượng cộng hưởng. D. Khi cộng hưởng dao động biên độ của dao động cưỡng bức tăng đột ngột và đạt giá trị cực đại. Câu 20: Một hệ dao động diều hòa với tần số dao động riêng 4 Hz. Tác dụng vào hệ dao động đó một ngoại lực có biểu thức f = Focos(8πt + π/3) N thì A. hệ sẽ dao động cưỡng bức với tần số dao động là 8 Hz. B. hệ sẽ dao động với biên độ cực đại vì khi đó xảy ra hiện tượng cộng hưởng. C. hệ sẽ ngừng dao động vì do hiệu tần số của ngoại lực cưỡng bức và tần số dao động riêng bằng 0. D. hệ sẽ dao động với biên độ giảm dần rất nhanh do ngoại lực tác dụng cản trở dao động. Câu 21: Con lăc lò xo m = 250 (g), k = 100 N/m, con lắc chịu tác dung của ngoại lực cưỡng bức biến thiên tuần hoàn. Thay đổi tần số góc thì biên độ cưỡng bức thay đổi. Khi tần số góc lần lượt là 10 rad/s Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 100 -
  • 101.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng và 15 rad/s thì biên độ lần lượt là A1 và A2. So sánh A1 và A2 A. A1 = 1,5A2. B. A1>A2. C. A1 = A2. D. A1 < A2. Câu 22: Con lắc đơn dài có chiều dài ℓ = 1 m đặt ở nơi có g = π2 m/s2 . Tác dụng vào con lắc một ngoại lực biến thiên tuần hoàn với tần số f = 2 Hz thì con lắc dao động với biên độ Ao. Tăng tần số của ngoại lực thì biên độ dao động của con lắc A. Tăng. B. Tăng lên rồi giảm. C. Không đổi. D. Giảm. Câu 23: Một con lắc lò xo gồm viên bi nhỏ có khối lượng m và lò xo có khối lượng không đáng kể có độ cứng k = 10 N/m. Con lắc dao động cưỡng bức dưới tác dụng của ngoại lực tuần hoàn có tần số góc ωf. Biết biên độ của ngoại lực tuần hoàn không thay đổi. Khi thay đổi tần số góc ωf thì biên độ dao động của viên bi thay đổi và khi ωf = 10 rad/s thì biên độ dao động của viên bi đạt cực đại. Khối lượng m của viên bi là A. 40 (g). B. 10 (g). C. 120 (g). D. 100 (g). Bài tập về hiện tượng cộng hưởng: Câu 24: Một con lăc đơn có độ dài 30 cm được treo vào tàu, chiều dài mỗi thnah ray 12,5 m ở chổ nối hai thanh ray có một khe hở hẹp, lấy g = 9,8 m/s2 . Tàu chạy với vận tốc nào sau đây thì con lắc đơn dao động mạnh nhất: A. v = 40,9 km/h B. v = 12 m/s C. v = 40,9 m/s D. v = 10 m/s Câu 25: Một xe máy chay trên con đường lát gạch, cứ cách khoảng 9 m trên đường lại có một rãnh nhỏ. Chu kì dao động riêng của khung xe trên các lò xo giảm xóc là 1,5 (s) . Xe bị xóc mạnh nhất khi vận tốc của xe là A. v = 6 km/h B. v = 21,6 km/h. C. v = 0,6 km/h. D. v = 21,6 m/s Câu 26: Một người xách một xô nước đi trên đường, mỗi bước đi dài 45 cm thì nước trong xô bị sóng sánh mạng nhất. Chu kì dao động riêng của nước trong xô là 0,3 (s). Vận tốc của người đó là A. v = 5,4 km/h B. v = 3,6 m/s C. v = 4,8 km/h D. v = 4,2 km/h Câu 27: Một người đèo hai thùng nước sau xe đạp, đạp trên đường lát bê tông. Cứ 3 m trên đường thì có một rảnh nhỏ, chu kỳ dao động riêng của nước trong thùng là 0,6 (s). Tính vận tốc xe đạp không có lợi là A. v = 10 m/s B. v = 18 km/h C. v = 18 m/s D. v = 10 km/h Câu 28: Một người xách một xô nước đi trên đường, mỗi bước đi dài 40 cm. Chu kì dao động riêng của nước trong xô là 0,2 (s). Để nước trong xô sóng sánh mạnh nhất thì người đó phải đi với vận tốc là A. v = 20 cm/s. B. v = 72 km/h. C. v = 2 m/s. D. v = 5 cm/s. Câu 29: Một người treo chiếc balô trên tàu bằng sợi đây cao su có độ cứng 900 N/m, balô nặng 16 kg, chiều dài mỗi thanh ray 12,5 m, ở chỗ nối hai thanh ray có một khe hở hẹp. Vận tốc của tàu chạy để balô rung mạnh nhất là A. v = 27 m/s. B. v = 27 km/h. C. v = 54 m/s. D. v = 54 km/h. Bài tập về dao động tắt dần: Câu 30: Con lắc lò xo dao động tắt dần trên mặt phẳng ngang. Biết k = 100 N/m, m = 100 (g), hệ số ma sát 0,2, kéo vật lệch 10 cm rồi buông tay, g = 10 m/s2 . Biên độ sau 5 chu kì là A. 3 cm. B. 4 cm. C. 5 cm. D. 6 cm. Câu 31: Con lắc lò xo đặt nằm ngang gồm vật nặng khối lượng m = 400 (g), lò xo có độ cứng k = 100N/m. Kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng một đoạn 3 cm rồi thả nhẹ để vật dao động. Hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng ngang là µ = 0,005. Lấy g = 10 m/s2 . Biên độ dao động còn lại sau chu kì đầu tiên là A. 3 cm. B. 1,5 cm. C. 2,92 cm. D. 2,89 cm. Câu 32: Con lắc lò xo dao động theo phương ngang, lò xo nhẹ có độ cứng 100 N/m, vật nhỏ dao động có khối lượng 100 (g), hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng ngang là 0,01. Độ giảm biên độ giữa hai lần liên tiếp vật qua vị trí cân bằng A. 0,04 mm. B. 0,02 mm. C. 0,4 mm. D. 0,2 mm. Câu 33: Một vật khối lượng 100 (g) nối với một lò xo có độ cứng 100 N/m. Đầu còn lại của lò xo gắn cố định, sao cho vật có thể dao động trên mặt phẳng nằm ngang. Kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng một Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 101 -
  • 102.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng đoạn 8 cm rồi buông nhẹ. Lấy gia tốc trọng trường 10 m/s2 . Khi hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng nằm ngang là 0,2. Độ giảm biên độ dao động của vật sau 5 chu kì dao động là A. 2 cm B. 6 cm C. 5 cm D. 4 cm Câu 34: Vật nặng m = 250 (g) được gắn vào lò xo độ cứng k = 100 N/m dao động tắt dần trên mặt phẳng nằm ngang với biên độ ban đầu 10 cm. Biết hệ số ma sát giữa vật và mặt trượt là 0,1, lấy g = 10 m/s2 . Độ giảm biên độ sau 1 chu kì A. 1 mm. B. 2 mm. C. 1 cm. D. 2 cm. Câu 35: Con lắc lò xo ngang gồm lò xo có độ cứng k = 100 N/m và vật m = 100 (g), dao động trên mặt phẳng ngang, hệ số ma sát giữa vật và mặt ngang là µ = 0,01, lấy g = 10 m/s2. Sau mỗi lần vật chuyển động qua VTCB biên độ dao động giảm 1 lượng là A. ∆A = 0,1 cm. B. ∆A = 0,1 mm. C. ∆A = 0,2 cm. D. ∆A = 0,2 mm. Câu 36: Một con lắc lò xo có độ cứng của lò xo k = 100 N/m; m = 0,4 kg, g = 10 m/s2 . Kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng một đoạn 4cm rồi thả không vận tốc ban đầu. Trong quá trình dao động thực tế có ma sát µ = 5.10–3 . Số chu kỳ dao động cho đến lúc vật dừng lại là A. 50. B. 5. C. 20. D. 2. Câu 37: Một con lắc lò xo thẳng đứng gồm lò xo nhẹ có độ cứng k = 100 N/m, một đầu cố định, một đầu gắn vật nặng khối lượng m = 0,5 kg. Ban đầu kéo vật theo phương thẳng đứng khỏi vị trí cân bằng 5 cm rồi buông nhẹ cho dao động. Trong quá trình dao động vật luôn chịu tác dụng của lực cản có độ lớn bằng trọng lực tác dụng lên vật. Coi biên độ của vật giảm đều trong từng chu kỳ, lấy g = 10 m/s2 . Số lần vật qua vị trí cân bằng kể từ khi thả vật đến khi nó dừng hẳn là A. 25. B. 50. C. 75. D. 100. Câu 38: Con lắc đơn gồm một sợi dây nhẹ, không dãn, một đầu cố định, một đầu gắn với vật nhỏ có khối lượng m. Ban đầu kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng sao cho sợi dây hợp với phương thẳng đứng góc 0 = 0,1 rad rồi thả nhẹ. Trong quá trình dao động, nó luôn chịu tác dụng của lực cản có độ lớn bằng trọng lực tác dụng lên vật. Coi chu kỳ dao động là không đổi và biên độ giảm đều trong từng nửa chu kỳ. Số lần vật qua vị trí cân bằng kể từ lúc thả vật cho đến khi vật dừng hẳn là bao nhiêu ? A. 25. B. 50. C. 75. D. 100. Câu 39: Một con lắc lò xo nằm ngang gồm vật có khối lượng m = 200 (g), lò xo có độ cứng 160 N/m. Ban đầu người ta kéo vật khỏi VTCB một đoạn 4 cm rồi thả nhẹ cho nó dao động, hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng ngang là 0,005. Biết g = 10 m/s2 . Khi đó số dao động vật thực hiện cho đến lúc dừng lại là: A. 1600. B. 160. C. 160000. D. 320. Câu 40: Một con lắc lò xo ngang gồm lò xo có độ cứng k = 100 N/m và vật m = 100 (g), dao động trên mặt phẳng ngang, hệ số ma sát giữa vật và mặt ngang là µ = 0,02. Kéo vật lệch khỏi vị trí cân bằng một đoạn 10cm rồi thả nhẹ cho vật dao động. Quãng đường vật đi được từ khi bắt đầu dao động đến khi dừng hẳn là A. S = 50 m. B. S = 25 m. C. S = 50 cm. D. S = 25 cm. Câu 41: Một vật nhỏ đang dao động điều hòa dọc theo một trục nằm ngang trên đệm không khí có li độ x = 4cos(10πt + π/2) cm. Lấy g = 10 m/s2 . Tại t = 0, đệm không khí ngừng hoạt động, hệ số ma sát µ = 0,1 thì vật đi được quãng đường bằng bao nhiêu thì dừng? A. 1 m. B. 0,8 m. C. 1,2 m. D. 1,5 m. Câu 42: Một con lắc lò xo dao động trên mặt phẳng nghiêng một góc 600 so với phương ngang. Độ cứng lò xo k = 400 N/m, vật có khối lượng m = 100 (g), lấy g = 10 m/s2. Hệ số ma sát giữa vật và sàn là µ = 0,02. Lúc đầu đưa vật tới vị trí cách vị trí cân bằng 4 cm rồi buông nhẹ. Quãng đường vật đi được từ lúc bắt đầu dao động tới khi dừng lại A. 16 m. B. 32 m. C. 32 cm. D. 16 cm. Câu 43: Một con lắc lò xo có độ cứng k = 100 N/m, khối lượng m = 100 (g) dao động tắt dần trên mặt phẳng nằm ngang do ma sát, hệ số ma sát là µ = 0,1. Ban đầu vật ở vị trí có biên độ 4 cm. cho gia tốc trọng trường g = 10 m/s2 . Quãng đường vật đi được đến khi dừng lại là A. 80 cm. B. 160 cm. C. 60 cm. D. 100 cm. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 102 -
  • 103.
    Chuyên đề ônthi đại học của Thầy Đặng Việt Hùng Câu 44: Một vật khối lượng m nối với lò xo có độ cứng k. Đầu còn lại của lò xo gắn cố định, sao cho vật có thể dao động theo trục Ox trên mặt phẳng nghiêng so với mặt nằm ngang góc 600 . Hệ số ma sát 0,01. Từ vị trí cân bằng truyền cho vật vận tốc đầu 50 cm/s thì vật dao động tắt dần. Xác định khoảng thời gian từ lúc bắt đầu dao động cho đến khi dừng hẳn. Lấy gia tốc trọng trường 10 m/s2 . A. 2π (s). B. 3π (s). C. 4π (s). D. 5π (s). Câu 45: Một vật m gắn lò xo nhẹ k treo trên mặt phẳng nghiêng góc 300 so với mặt phẳng ngang. Cho biết g = 10 m/s2 , hệ số ma sát 0,01, từ vị trí cân bằng truyền cho vật vận tốc 40 cm/s. Thời gian từ lúc dao động cho tới khi dừng lại là A. 15π (s). B. 1,5π (s). C. 5π (s). D. 0,5π (s). Câu 46: Con lắc lò xo dao động tắt dần trên mặt phẳng ngang. Biết k = 100 N/m, m = 100 (g), hệ số ma sát 0,1, kéo vật lệch 10 cm rồi buông tay, g = 10 m/s2 . Thời gian từ lúc dao động cho tới khi dừng lại? A. 10 (h). B. 5 (s). C. 5 (h). D. 10 (s). Câu 47: Con lắc lò xo treo thẳng đứng k = 100 N/m, m = 100 (g). Gọi O là VTCB, đưa vật lên vị trí lò xo không biến dạng rồi truyền cho nó vận tốc 20 cm/s hướng lên. Lực cản tác dụng lên con lắc là 0,005 N. Vật đạt vận tốc lớn nhất ở vị trí A. Dưới O là 0,1 mm. B. Trên O là 0,05 mm. C. Tại O. D. Dưới O là 0,05 mm. Câu 48: Con lắc lò xo treo thẳng đứng k = 100 N/m, m = 100 (g). Gọi O là VTCB, đưa vật lên vị trí lò xo không biến dạng rồi buông tay cho dao động. Lực cản tác dụng lên con lắc là 0,1 N. Vật đạt vận tốc lớn nhất là A. 20 cm/s. B. 28,5 cm/s. C. 30 cm/s. D. 57cm/s. Câu 49: Một con lắc lò xo có đọ cứng k = 100 N/m, khối lượng m = 100 (g) dao động tắt dần trên mặt phẳng nằm ngang do ma sát, hệ số ma sát là µ = 0,1. Ban đầu vật ở vị trí có biên độ A = 10 cm. Cho gia tốc trọng trường g = 10 m/s2 . Tốc độ của vật khi qua vị trí cân bằng lần thứ nhất là A. 3,13 cm/s. B. 2,43 cm/s. C. 4,13 cm/s. D. 1,23 cm/s. Câu 50: Một con lắc lò xo có đọ cứng k = 1 N/m, khối lượng m = 0,02 kg dao động tắt dần trên mặt phẳng nằm ngang do ma sát, hệ số ma sát là µ = 0,1. Ban đầu lò xo bị nén 10 cm rồi buông nhẹ cho con lắc dao động tắt dần. Tốc độ lớn nhất mà vật đạt được trong qua trình dao động là A. 40 cm/s. B. 20 cm/s. C. 10 cm/s. D. 40 cm/s. Câu 51: Con lắc lò xo treo thẳng đứng k = 10 N/m, m = 100 (g). Gọi O là VTCB, đưa vật lên vị trí cách VTCB 8cm rồi buông tay cho dao động. Lực cản tác dụng lên con lắc là 0,01 N, g =10 m/s2 . Li độ lớn nhất sau khi qua vị trí cân bằng là A. 5,7 cm. B. 7,8 cm. C. 8,5 cm. D. 5 cm. Câu 52: Một con lắc lò xo gồm lò xo có hệ số đàn hồi k = 60 N/m và quả cầu có khối lượng m = 60 (g), dao động trong một chất lỏng với biên độ ban đầu A = 12 cm. Trong quá trình dao động con lắc luôn chịu tác dụng của một lực cản có độ lớn không đổi FC. Xác định độ lớn của lực cản đó. Biết khoảng thời gian từ lúc dao động cho đến khi dừng hẳn là ∆t = 120 (s). Lấy π2 = 10. A. 0,3 N. B. 0,5 N. C. 0,003 N. D. 0,005 N. Word hóa: Trần Văn Hậu - Trường THPT U Minh Thượng - Kiên Giang (0978919804) Trang - 103 -